34 (Билеты на государственный аттестационный экзамен по специальности Информационные Системы)

1 Статистические методы моделирования (метод Монте-Карло).

По способам отражения фактора времени модели делятся на статистические и динамические. В статистических моделях все зависимости относятся к одному моменту или периоду времени. Динамические модели характеризуют изменения экономических процессов во времени.

Метод Монте-Карло (метод статистических испытаний) – численный метод решения математических задач при помощи моделирования случайных чисел. Суть метода: посредством специальной программы на ЭВМ вырабатывается последовательность псевдослучайных чисел с равномерным законом распределения от 0 до1. Затем данные числа с помощью специальных программ преобразуются в числа, распределенные по закону Эрланга, Пуассона, Релея и т.д. Полученные таким образом случайные числа используются в качестве входных параметров экономических систем.При многократном моделировании случайных чисел определяем математическое ожидание функции и, при достижении средним значением функции уравнения не ниже заданного, прекращаем моделирование.

Статистические испытания (метод Монте-Карло) характеризуются основными параметрами:

 - заданная точность моделирования;

P – вероятность достижения заданной точности;

N – количество необходимых испытаний для получения заданной точности с заданной вероятностью.

Определим необходимое число реализаций N, тогда

(1 - ) будет вероятность того, что при одном испытании результат не достигает заданной точности ;

(1 - ) N – вероятность того, что при N испытаниях мы не получим заданной точности .

Тогда вероятность получения заданной точности при N испытаниях можно найти по формуле

Формула (19) позволяет определить заданное число испытаний для достижения заданной точности  с заданной вероятностью Р.Случайные числа получаются в ЭВМ с помощью специальных математических программ или спомощью физических датчиков. Одним из принципов получения случайных чисел является алгоритм Неймана, когда из одного случайного числа последовательно выбирается середина квадрата. Кроме того данные числа проверяются на случайность и полученные числа заносятся в базу данных. Физические датчики разрабатываются на электронных схемах и представляют собой генераторы белого (нормального) шума, то есть когда в спектральном составе шума имеются гармоничные составляющие с частотой F . Из данного белого шума методом преобразования получаются случайные числа.

2 Модели данных. Структура, операции, ограничения модели.

При описании ПО используется инфологическая модель, модель «сущность-связь». При описании данных используются соответствующие модели данных. Модель данных – это форматы данных и состав операции выполняемых над этими данными. В настоящее время существуют следующие модели данных: сетевые; иерархические; реляционные; объектно-ориентированные.

Иерархическая модель. Представляет собой взаимосвязанный набор иерархий, т.е. расположение данных в определенной последовательности и зависимости. Пример - организационная структура предприятия.

Особенность иерархической модели заключается в однонаправленном движении по иерархии. Сетевая модель. Позволяет сохранять концептуальную простоту иерархического подхода и добавляет ему гибкость, позволяя ему работать со многими иерархиями одновременно. На практике примером этой модели служит модель графика строительства объекта, (движения транспорта, изготовления изделия и т.п.): выбрать котлован — заложить фундамент — поставить стены - заложить перекрытия.

В иерархической модели каждое данное находится на определенном уровне, взаимосвязь можно представить в виде диаграммы. В сетевой модели допускается одновременное наличие однотипных данных на различных уровнях. Здесь каждая запись может быть связана с любой другой.

Реляционная модель. Облегчает установление связей, дает возможность легко и быстро установить новую связь, позволяет оптимальным образом осуществить доступ к данным любого уровня. Все СУБД, работающие на ПК, поддерживают эту модель. гибкость модели объясняется наличием математического аппарата нормализации отношений; наличие внешних ключей; использование языка структурированных запросов.

Структура, операции, ограничения модели

Построение структуры данных каждой конкретной модели не может выполняться произвольным образом. Это связано с ограничениями вытекающими из особенностей использующих в модели типов структуры данных и операции над данными. Исходя из вытекающего в качестве основных компонентов модели данных рассматриваются структуры данных, операции и ограничении целостности данных. Основные компоненты модели тесно взаимосвязаны между собой и в различных моделях могут быть реализованы различными способами.

Ограничения модели. Это логические ограничения, которые накладываются на данные. Ограничения могут быть явные и внутренние. Внутренние представлены в модели данных правилами композиции допустимых структур данных в конкретной схеме БД. Находят свое отражения в структурных спецификациях и в правилах выполнения операции. Это явные ограничения специфицируются явным образом с помощью специальных конструкции языки описанных данных. В современных СУБД имеются собственные аппараты по проверке непротиворечивости данных, которые в свою очередь обеспечивают целость данных.

Операции над данными. Динамические свойства модели данных выражается множеством операции над данными. Реализация любой конкретной операции над данными включает в себя селекцию, то есть выделение из всей совокупности именно технические данные над которыми должна быть выполнена операция. Условия селекции специфицируется в виде некоторого критерия отбора данных. Селекция выполняется любым способом с использованием логические позиции данного, значений данного и связей между данными. Например: выполнять селекцию из общего набора данных. Условия: в результате выборки по характеру производимого действия различают следующие виды операции: Идентификация данного и нахождение его позиции, выборка данных, включающий запись данного, удаление данного, модификация данного. По характеру способа получения результата различают: навигационные операции; спецификационные операции.

Навигационные операции: результат операции получатся путем прохождения по связям реализованным в структуре БД. Результат навигации единичный объект БД. Например: экземпляр записи.

Спецификационные операции: если определятся только требования к результату, но не задается способ его получения.

Например: Спецификация требований может выполняться с использованием формул исчисления предикатов, что имеет место в реляционной модели.

Результатом является: множество объектов БД. То есть в начале осуществляется селекция требуемых данных, затем вид операции.

Структура данных.

Структирование данных базируется на основных концепции, агрегации и обобщения. Например: в файловых системах, которое реализует модель плоский файл понимательный базис состоит из 4-х основных типов логических структур данных.

Поле, наименьшая поименованная единица данных;

Запись, поименованная совокупность полей; Файл, поименованная совокупность экземпляров записи одного типа; Набор файлов, поименованная совокупность файлов обрабатывающих в системе. В этой модели агрегация используется для компиляции полей в запись, а обобщения для представления множества экземпляров записей одного типа, одной общей структурой более высокого уровня.

2 Структура процессора, определение и назначение основных функциональных узлов: АЛУ, УУ, регистровой памяти.

Процессор является центральной частью ЭВМ, обеспечивает обработку цифровой информации в соответствии с программой, при этом он непрерывно взаимодействует с операционной памятью, получая из нее команды и операнды и отправляя в память результаты вычислений, организует выполнение операций ввода-вывода. Процессор обеспечивает совместную и согласованную работу всех частей, а именно, как и в любом вычислительном устройстве, - операционной и управляющей.

Обобщенная структурная схема процессора:

клава

запрос ОЗУ, ПЗУ

прерывание

Операционная часть:

АЛУ – Арифметическое Логическое Устройство, реализует выполнение команд, составляющих программу, используя предусмотренный в нем набор базовых операций (арифметических, логических, условного перехода и т.п.). Вырабатывает сигналы, необходимые для организации вычислительного процесса.

По форме представления чисел: АЛУ для чисел с фиксир.точкой, с плавающей, для двоично кодированных десятичных.

По принципу действий: АЛУ последовательного действия с поразрядной обработкой информации и АЛУ параллельного действия с одновременной обработкой

По степени использования: блочные и универсальные АЛУ

БРП – Блок Регистровой Памяти – является местной памятью процессора, имеет небольшую емкость, но более быстродействующая по сравнению с ОЗУ. Используется для повышения быстродействия процессора.

В БРП входят: регистры общего назначения (для выполнения арифметических операций с фиксированной точкой и процедур выполнения логических операций; в них хранятся и изменяются базовые адреса и индексы), регистры с плавающей точкой (для выполнения арифметических операций с плавающей точкой, применяются для нормализации полученного результата.)

Организующая часть:

УУ – Устройство Управления – 1. обеспечивает выполнение команд программ в заданной последовательности, выполнение каждой текущей команды и соответствующей операции в АЛУ

1. производит обработку запросов прерывания

2. обеспечивает защиту памяти, контроль и диагностику неисправности при работе устройств

3. вырабатывает синхронизирующие тактовые и управляющие импульсы, которые обеспечивают совместную работу всех устройств

4. выдачу информации пользователю и прием

БУР – Блок Управляющих Регистров – является рабочей памятью, недоступной программе, и включает в себя счетчики и регистры для временного хранения управляющей информации.

К ним относятся: регистр команд, регистр или счетчик адреса команд, буферные регистры для хранения адресов и слов.

Интерфейс процессора – обеспечивает необходимое сопряжение проца с другими устройствами, прежде всего с оперативной памятью и периферией.

В целом процессор представляет собой группу устройств, обеспечивающих автоматическую обработку информации и программное управление вычислительными процессами.