Содержание материала

Информация есть абстрактное понятие, которое выражается в форме данных, являющихся ее носителями и реальными представителями. Именно они обладают определенными структурными и операционными свойствами, изучение которых, а также разработка технологии работы с данными составляют главное назначение информационного обеспечения [49]. Под данными понимаются первичные сведения, получаемые в результате прямого наблюдения за контролируемым объектом или процессом и выражаемые в форме чисел, слов или специальных обозначений.

Рис. 3.14. Модуль покрытия информационной потребности (Д — документ)
Нужные при проектировании сведения, как правило, рассредоточены по различным ТИ, РТМ, ГОСТ и другим документам (рассеяние информации). Необходимость получения какой-то совокупности этих сведений образует информационную потребность [50], которая удовлетворяется при получении этих сведений (рис. 3.14). При этом многие документы лишь незначительно покрывают информационную потребность, другие содержат однотипные сведения.
При автоматизированном проектировании рассеяние информации значительно затрудняет и замедляет проектирование (особенно для неопытного проектировщика), поскольку возникают трудности в достижении полной информированности. Это аналитически можно представить следующим образом:

где П — полная информированность, обеспечивающая удовлетворение информационной потребности; N — количество документов, расположенных в порядке убывания степени удовлетворения информационной потребности; λ — параметр, характеризующий степень рассеяния информации.

Для квалифицированного проектировщика формирование П происходит значительно быстрее, так как в этом случае используются не только внешние источники информации, но и собственные знания, опыт и др.
Важным для проектировщика свойством информации является доля документов истинной информации, определяющей ее ценность. Ценность информации с течением времени убывает, что объясняется ее старением. В общей аналитической форме падение ценности информации описывается уравнением

где С0 — первоначальная ценность информации; β — коэффициент, характеризующий интенсивность старения информации.
Фактор старения информации предполагает необходимость постоянного обновления информационных фондов как при автоматизированном, так и при неавтоматизированном проектировании.
Информацию можно рассматривать и описывать в различных аспектах (семантическом по содержанию, синтаксическом по структуре и прагматическом по использованию). Если для неавтоматизированного проектирования наиболее важным представляется семантический аспект информационного фонда, то для автоматизированного на первое место выходит синтаксический. Неправильная или неэффективная структуризация информационного фонда в САПР может значительно обесценить результаты проектирования.
Человек практически способен воспринимать неограниченное количество информации. В то же время некоторая входная информация им совершенно не воспринимается. Эту особенность восприятия и переработки информации следует учитывать при организации информационных потоков в САПР.
Структуры данных при использовании ЭВМ являются логическим отображением структур памяти ЭВМ, в которых эти данные располагаются. Средства языков программирования позволяют программисту оперировать с данными, не заботясь о распределении памяти. Однако при построении сложных программ, какими являются программы, применяемые в САПР, знание структур памяти необходимо.
Целесообразно рассмотреть отдельно структуры оперативной и внешней памяти ЭВМ. Наиболее распространенными структурами оперативной памяти являются [52]:

  1. Байт — наименьшая адресуемая единица в большинстве современных отечественных и зарубежных ЭВМ, содержащая 8 двоичных разрядов.
  2. Слово — единица, имеющая различную длину в ЭВМ разных типов (в ЕС ЭВМ слово содержит 4 байта).
  3. Поле —участок оперативной памяти, отводимый под массивы или другие структуры данных (размер определяется в байтах или словах).

Память может распределяться статически или динамически. Статическая память выделяется при выполнении загрузки программы до того, как программа начинает выполняться. Динамическую область памяти программа запрашивает в ходе своего выполнения. Динамические запросы памяти допускаются в программах на таких языках программирования, как АССЕМБЛЕР и ПЛ/1.
Для характеристики внешней памяти наряду с единицами байт и слово используются следующие:

  1. Экстент — группа смежных единиц внешней памяти (с некоторыми допущениями можно сказать, что экстент — непрерывный участок внешней памяти).
  2. Дорожка - участок магнитного диска или барабана, на котором информация может быть записана и прочитана одной магнитной головкой (магнитные диски для ЕС ЭВМ имеют, как правило, 203 концентрически расположенные дорожки).
  3. Цилиндр — совокупность дорожек магнитного диска, которые могут быть прочитаны одновременно без перемещения головок (обычно 10 или 20 дорожек).
  4. Том — термин, обозначающий пакет магнитных дисков или бобины магнитной ленты.

Различают последовательный и прямой доступ к памяти ЭВМ. При последовательном доступе ссылки на элементы данных выполняются способом, зависящим от последовательности, в которой элементы данных физически хранятся. Колоды перфокарт, магнитные ленты допускают только последовательную выборку. Прямой доступ означает, что к элементу данных можно обращаться сразу, без просмотра всей предыдущей информации. Прямой доступ может быть реализован в оперативной памяти ЭВМ, а также на магнитных дисках и барабанах.
Для характеристики обмена информацией между оперативной и внешней памятью используются следующие единицы информации: логическая запись, файл, блок (или физическая запись), набор данных. В оперативной памяти группа последовательных полей, которые определенным образом связаны друг с другом (на языке программирования они перечислены в одном операторе ввода — вывода), называется логической записью (или просто записью). Группа связанных по смыслу записей называется файлом.
Единицей обмена между основной и внешней памятью является физическая запись (блок), которая представляет собой информацию, записываемую или считываемую за одно обращение к внешнему устройству. Физическая запись может содержать одну или несколько логических записей. Объединение логических записей в блоки (блокирование записей) при передаче данных на внешнее устройство и выделение из блоков (разблокирование) при чтении производится, как правило, автоматически. Объем логических и физических записей определяет сам программист.
Файлы могут быть основными структурами для организации данных во внешней памяти ЭВМ. Однако при больших объемах информации связи между данными возрастают и усложняются. Нередко одни и те же данные приходится дублировать в различных файлах. Последнее приводит не только к дополнительным затратам памяти, но и к многочисленным ошибкам.
Поэтому в последнее время значительное распространение получают базы данных, в которых различают физическую и логическую организацию данных. Физическая организация может представлять собой совокупность наборов данных. Логическая организация представляет, как правило, древовидную или сетевую структуру данных. Вся информация в базе данных поименована, структура связей между данными отражается в логическом описании базы данных.
Проблемный программист, работающий с базой данных, всегда имеет дело с логической структурой. Связь между логической и физической структурами, поиск данных по запросам и запись данных в базу осуществляют специальные программы, которые образуют систему управления базой данных (СУБД).