Архитектуры с одиночным потоком команд и данных (SISD).

ЛЕКЦИЯ 4 МОДЕЛИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

 

План

· Извлечение информации.

· Обработка информации.

· Хранение информации.

· Представление и использование информации.

 

ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ

Объекты и их свойства, процессы и функции, выполняемые этими объектами или для них являются источниками данных в любой предметной области. Любая предметная область рассматривается в виде трех представлений:

• реальное представление предметной области;

• формальное представление предметной области;

• информационное представление предметной области.

При извлечении информации важное место занимают различные формы и методы исследования данных:

• поиск ассоциаций, связанных с привязкой к какому-либо событию;

• обнаружение последовательностей событий во времени;

• выявление скрытых закономерностей по наборам данных, путем определения причинно-следственных связей между значениями определенных косвенных параметров исследуемого объекта (ситуации, процесса);

• оценка важности (влияния) параметров на развитие ситуации;

• классифицирование (распознавание), осуществляемое путем поиска критериев, по которым можно было бы относить объект (события, ситуации, процессы) к той или иной категории;

• кластеризация, основанная на группировании объектов по каким-либо признакам;

• прогнозирование событий и ситуаций.

Декомпозиция – научный метод, использующий структуру задачи и позволяющий заменить решение одной большой задачи решением серии меньших задач.

Декомпозиция на основе объектно-ориентированного подхода основана на выделении следующих основных понятий: объект, класс, экземпляр. Объект – это абстракция множества предметов реального мира, обладающих одинаковыми характеристиками и законами поведения. Объект характеризует собой типичный неопределенный элемент такого множества.

Основной характеристикой объекта является состав его атрибутов (свойств).

Атрибуты – это специальные объекты, посредством которых можно

задать правила описания свойств других объектов.

Экземпляр объекта – это конкретный элемент множества. Например,

объектом может являться государственный номер автомобиля, а экземпляром этого объекта – конкретный номер.

Класс – это множество предметов реального мира, связанных общностью структуры и поведением. Элемент класса – это конкретный элемент данного множества.

Понятия полиморфизма и наследования определяют эволюцию объектно-ориентированной системы, что подразумевает определение новых классов объектов на основе базовых.

Полиморфизм – способность объекта принадлежать более чем одному типу.

Наследование выражает возможность определения новых классов на основе существующих с возможностью добавления или переопределения данных и методов.

Инкапсуляция – это процесс отделения друг от друга элементов объекта, определяющих его устройство и поведение; инкапсуляция служит для того, чтобы изолировать контрактные обязательства абстракции от их реализации.

Среди методов обогащения информации различают структурное, статистическое, семантическое и прагматическое обогащения.

Структурное обогащение предполагает изменение параметров сообщения, отображающего информацию в зависимости от частотного спектра исследуемого процесса, скорости обслуживания источников информации и требуемой точности.

При статистическом обогащении осуществляют накопление статистических данных и обработку выборок из генеральных совокупностей накопленных данных.

Семантическое обогащение означает минимизацию логической формы, исчислений и высказываний, выделение и классификацию понятий, содержания информации, переход от частных понятий к более общим. В итоге семантического обогащения удается обобщенно представить обрабатываемую либо передаваемую информацию и устранить логическую противоречивость в ней.

Прагматическое обогащение является важной ступенью при использовании информации для принятия решения, при котором из полученной информации отбирается наиболее ценная, отвечающая целям и задачам пользователя.

Таким образом, процесс извлечения информации связан с переходом от реального представления предметной области к его описанию в формальном виде и в виде данных, которые отражают это представление.

ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ

Обработка информации состоит в получении одних «информационных объектов» из других «информационных объектов» путем выполнения некоторых алгоритмов и является одной из основных операций, осуществляемых над информацией, и главным средством увеличения ее объема и разнообразия.

На самом верхнем уровне можно выделить числовую и нечисловую обработку. При числовой обработке используются такие объекты, как переменные, векторы, матрицы, многомерные массивы, константы и т.д. При нечисловой обработке объектами могут быть файлы, записи, поля, иерархии, сети, отношения и т.д.

С точки зрения реализации на основе современных достижений вычислительной техники выделяют следующие виды обработки информации:

• последовательная обработка, применяемая в традиционной фоннеймановской архитектуре ЭВМ, располагающей одним процессором;

• параллельная обработка, применяемая при наличии нескольких процессоров в ЭВМ;

• конвейерная обработка, связанная с использованием в архитектуре ЭВМ одних и тех же ресурсов для решения разных задач, причем если эти задачи тождественны, то это последовательный конвейер, если задачи одинаковые – векторный конвейер.

Принято относить существующие архитектуры ЭВМ с точки зрения обработки информации к одному из следующих классов (Классификация параллельных архитектур по Флинну).

Архитектуры с одиночным потоком команд и данных (SISD).

Традиционная архитектура фон Неймана + КЭШ + память + конвейеризация