3.2. Структура ІС

Структура ІС складається з таких компонентів:

•                     власне інформації;

•                     системи оброблення інформації;

•        входу;

•        виходу;

•                     внутрішніх і зовнішніх каналів.

Кожна система існує не відокремлено, а під дією як суміжних систем, так і навколишнього середовища. Кількість таких впливів безмежна, але враховуються тільки ті з них, які суттєво впливають на досліджувані пара­метри системи. Ці впливи називаються входами. Входи поділяють на керу­ючі та збурювальні. До керуючих впливів належать директиви, економічні нормативи, планові завдання, корективи обсягів робіт та ін.; до збурюваль­них - зриви у постачанні матеріалів (зовнішні), хвороби працівників, прос­тої, вихід з ладу устаткування (внутрішні).

Оскільки всі системи - взаємозалежні, кожна з них, у свою чергу, впли­ває на зовнішнє середовище. Особливості цього впливу визначаються ви­ходом системи.

Вхід і вихід системи є взаємозалежними, між ними існує прямий при-чинно-наслідковий зв'язок, що виявляється у функціонуванні системи.

Окрім вхідних і вихідних параметрів, система характеризується множи­ною змінних, які визначають внутрішній стан.

При дослідженні системи управління найбільший інтерес викликає за­лежність між її входом і виходом. Відповідно зміну вихідних параметрів під впливом вхідних кваліфікують як перетворення системи.

Цілеспрямованим впливом однієї системи (підсистеми) на іншу, який має на меті змінити її поведінку в певному напрямі (відповідно до заданої мети), є управління. Звідси випливає, що система, яка реалізує процес управління, складається, як мінімум, із двох частин: керованої (якою управляють) і керуючої (яка управляє).

Керована система — це виробничо-технічна система, а керуюча — це сис­тема вищого рівня. Механізми процесу управління дуже складні та важко-доступні для розгляду. Розкрити їх зміст допомагає кібернетичний підхід, який розглядає тільки інформаційні процеси.

При вивченні теоретичних основ ефективності широко використову­ються такі поняття як система, об'єкт, елемент.

Елемент — це такий об'єкт, окремі частини якого не представляють суттєвого інтересу в межах певного аналізу.

Під терміном "система" будемо вважати множину (сукупність) діючих об'єктів, взаємозв'язаних між собою функціонально і розглядуваних як єдине структурне ціле.

Кожна система має властивості подільності і цілісності.

Властивість подільності означає, що систему можна уявити як таку, що складається з самостійних частин, кожна з яких може розглядатися як само­стійна підсистема. Можливість виділення підсистем (декомпозиція систе­ми) спрощує її аналіз, розробку, впровадження та експлуатацію і в той же час є досить складним завданням.

Властивість цілісності вказує на узгодженість цілей функціонування підсистем та елементів системи з цілями всієї системи.

Поняття "елемент", "об'єкт" і "система" досить відносні. Поділ системи на елементи залежить від потрібної точності аналізу, від рівня наших уяв­лень про систему тощо. Крім того, об'єкт, який вважався системою в одно­му дослідженні, може розглядатись як елемент, якщо вивчається система більшого масштабу. Наприклад, в інформаційній мережевій системі елеме­нтом може вважатись комп'ютер, термінал, канал зв'язку та ін. А розгля­даючи функціонування комп'ютера, можна виділити процесор, вхідні та вихідні пристрої, інтерфейси і т.д.

Структура ІС - характеристика внутрішнього стану системи, опис по-

стійних зв'язків між її елементами.

Функціональна структура ІС - структура, елементами якої є підсис­теми (компоненти), функції ІС або її частини, а зв'язки між елементами -це потоки інформації, що циркулює між ними при функціонуванні ІС.

Технічна структура ІС - структура, елементами якої є обладнання комплексу технічних засобів ІС, а зв'язки між елементами відбивають ін­формаційний обмін.

26

Організаційна структура ІС - структура, елементами якої є колективи людей та окремі виконавці, а зв'язки між елементами — інформаційні, суб-підрядності і взаємодії.

Документальна структура ІС - структура, елеметами якої є неподільні складові і документи ІС, а зв'язки між елементами - взаємодії, вхідності і субпідрядності.

Алгоритмічна структура ІС - алгоритми, зв'язки між якими реалізу­ються за допомогою інформаційних масивів.

Програмна структура ІС - елементами структури є програмні модулі, зв'язки між якими реалізуються у вигляді інформаційних масивів.

Інформаційна структура ІС - структура, елементами якої є форми іс­нування і подання інформації у системі, а зв'язки між ними — операції пере­творення інформації в системі.

Таким чином, кожна система характеризується:

структурою - множиною елементів системи і взаємозв'язків між ними;

функціями кожного елемента системи і системи в цілому;

входом і виходом кожного елементу і системи в цілому;

цілями й обмеженнями системи та її окремих елементів.

Інформаційні системи можуть мати просту та складну структуру. Їх ускладнення іде сьогодні в різних напрямках. З одного боку, в склад систем входить все більша кількість комплектуючих елементів. З другого боку, ускладнюється їх структура, визначаюча з'єднання окремих елементів та їх взаємодію в процесі функціонування і підтримки працездатності. При цьо­му ускладнення систем є прямим наслідком постійно зростаючої відповіда­льності виконуваних ними функцій, складності та різноманітності цих фун­кцій.

При інших рівних умовах система, яка складається з великої кількості комплектуючих елементів та має більш складну структуру і складний алго­ритм функціонування, є менш надійною порівняно з простішою системою. Все це вимагає розробки спеціальних методів забезпечення надійності та­ких систем, включаючи розробку математичних методів розрахунку надій­ності та експериментальної оцінки.

3.3. Фактори впливу на ефективність ІС

Для розгляду теоретичних основ ефективності інформаційних систем, введемо основні терміни та визначення, що характеризують надійність сис­теми, як визначальну характеристику ефективності її функціонування.

Надійність системи - властивість її зберігати працездатність в заданих умовах функціонування. Говорячи про працездатність, слід зразу ж визначи­ти критерій відмови системи. Відмова - це подія, після виникнення якої сис­тема втрачає здатність виконувати задане призначення. Ці два поняття в пе-

27

вному розумінні виражаються одне через друге: відмова — це втрата праце­здатності. Але для тієї чи іншої інформаційної системи конкретне визначен­ня відмови залежить від багатьох факторів: призначення системи, виконува­ного завдання, вимог до виконання даної конкретної функції та ін.

У теорії надійності розрізняють дві основні категорії відмов: раптові та поступові.

Раптова відмова виникає внаслідок стрибкоподібної зміни вихідного параметра системи, в результаті чого він виявляється поза областю допус­тимих значень.

Причинами раптових відмов є, наприклад, обриви, порушення контак­тів, короткі замикання тощо.

За характером прояву така відмова стійка, тобто приводить до втрати працездатності апаратури на час усунення відмови.

Поступова відмова виникає внаслідок дрейфів параметрів системи під впливом зовнішніх факторів: зміни температури середовища, вологості, на­пруги живлення, часу тощо. Дрейфи приводять до відмови в момент пере­вищення вихідним параметром допустимого значення. Оскільки дрейф па­раметрів може бути оборотним, працездатність системи в багатьох випад­ках відновлюється при зменшенні інтенсивності зовнішньої дії.

Відмови, що самоусуваються, називаються збоями.

Комп'ютер, що є в складі ІС, може вийти з ладу не тільки внаслідок збою операційної системи, дій користувача чи зловмисника, айв результаті збою апаратного пристрою. Навіть найкращі операційні системи є надійни­ми настільки, наскільки надійною є їх апаратна платформа. Відмови апара­тних пристроїв, їх компонент приводять в кращому випадку до простоїв си­стеми, в гіршому — до втрати даних. У зв'язку з цим не можна ігнорувати наступне:

•               будь-який механічний або електронний пристрій рано чи пізно від­мовить, у тому числі жорсткий диск чи материнська плата;

•               електрична енергія, що використовується для живлення більшостікомп'ютерних систем, може бути непередбачено вимкнена, спотворенашумами, викидами.

Висока складність та мініатюрні розміри електронних пристроїв роб­лять їх дуже чутливими до якості електричного живлення. В той же час якість сучасної енергетичної системи не розрахована на відповідність вимо­гам до живлення комп'ютерних систем.

Розрізняють чотири типи проблем, властивих енергетичним системам:

•               вимикання живлення;

•               "зашумлення" електричної напруги;

•               викиди напруги;

•               падіння напруги.

Наслідки вимикання живлення очевидні, комп'ютер просто перестає працювати.

Причиною шумів, що спотворюють напругу живлення, є електромагніт­не випромінювання від неекранованих електронних пристроїв та природних явищ, а наслідком може бути відмова деяких чутливих пристроїв.

Викиди напруги — це раптове збільшення амплітуди напруги до рівня, що перевищує максимально можливе допустиме значення і може бути при­чиною виведення з ладу обладнання.

Падіння напруги - це короткочасне зниження амплітуди напруги до рі­вня, недостатнього для нормального функціонування пристроїв. Реакцією на падіння напруги може бути самовільне перезавантаження комп'ютера, в результаті чого можуть бути втрачені дані або пошкоджені апаратні при­строї.

Найбільш ефективним захистом при використанні неякісних систем жи­влення є джерела безперебійного живлення.

Основні ознаки класифікації відмов подані в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 Класифікація відмов

Ознака класифікації	Вид відмови
Характер змін параметра до моменту відмови	раптова поступова (параметрична) збої
Ступінь втрати корисних властивостей	повна часткова
Відновлюваність корисних властивостей	незворотня зворотня
Зв'язок з іншими відмовами	незалежна залежна
Наявність зовнішніх ознак	явна неявна
Причина виникнення	конструктивна технологічна експлуатаційна
Період появи	період напрацювання  при роботі нормальна експлуатація   період старіння  при зберіганні при випробуваннях
Ціна відмови	простоювання техніки (збитки від ремонту) невиконання завдання (втрати від цього) моральні збитки

Залежно від характеру обслуговування розрізняють системи відновлю­вані та невідновлювані.

Система називається невідновлюваною (або одноразової дії), якщо ви­користання її припиняється зразу ж після першої відмови.

Інформаційні системи бувають простими і складними.

Простими системами вважаються такі, в яких чітко визначена ознака відмови, тобто можна вказати елемент, відмова якого приводить до відмови системи.

Надійність - властивість зберігати в часі у встановлених межах значен­ня всіх параметрів, які характеризують здатність виконувати потрібні фун­кції в заданих режимах і умовах використання, технічного обслуговування, ремонту, зберігання і транспортування.

Надійність є комплексною властивістю, що включає такі складові, як безвідмовність, ремонтопридатність, збережуваність і довговічність, а та­кож безпечність, відмовостійкість та живучість.

Безвідмовність - властивість безперервно зберігати працездатний стан протягом деякого часу роботи чи деякого напрацювання.

Ремонтопридатність - властивість відновлювати працездатність у процесі технічного обслуговування та ремонту.

Збережуваність - властивість безперервно зберігати справний і праце­здатний стан протягом зберігання, після зберігання або транспортування.

Довговічність - властивість зберігати працездатний стан до настання граничного стану при встановленій системі технічного обслуговування і ремонту (граничний стан — стан об'єкту, при якому його подальша експлуа­тація або технічно неможлива, або економічно невигідна).

Ці складові надійності загальновизнані і використовуються для аналізу широкого класу систем та пристроїв. Сучасні інформаційно-вимірювальні системи та системи збору і обробки інформації будуються на основі склад­ної мікропроцесорної техніки. Усталені режими та умови експлуатації та­ких систем можуть порушуватись, однак при цьому працездатність повинна зберігатись хоча б частково.

Здатність пристрою чи системи зберігати працездатність при порушенні режимів та умов експлуатації, а також у випадках відмови окремих елемен­тів системи характеризується такими властивостями, як відмовостійкість та живучість.

Відмовостійкість — властивість пристрою чи системи зберігати повну або часткову працездатність у випадках відмов окремих елементів, що не пов'язані із зовнішніми нерегламентованими діями.

Живучість - властивість пристрою чи системи зберігати повну або час­ткову працездатність у випадках відмов окремих елементів, що пов'язані із зовнішніми нерегламентованими діями.

Безпечність — здатність системи функціонувати, не переходячи в не­безпечний стан. Для інформаційних систем ця властивість не є суттєвою в порівнянні, наприклад, із системами атомної енергетики.

ЗО

Ефективність та рівень надійності ІС залежать від таких основних фак­торів:

1)      складу та рівня надійності використовуваних технічних засобів, їх вза­ємозв'язку в надійнісній структурі комплексу технічних засобів (КТЗ) ІС;

2)  складу та рівня надійності використовуваних програмних засобів, їхзмісту (можливостей) та взаємозв'язку в структурі програмного забезпе­чення (ПЗ) ІС;

3)      рівня кваліфікації персоналу, організації його роботи та рівня надій­ності його дій;

4)  раціональності розподілу завдань, які вирішує система, між КТЗ, ПЗ іперсоналом ІС;

5)      режимів, параметрів та організаційних форм технічної експлуатаціїКТЗ ІС;

6)      міри використання різних видів резервування (структурного, інфор­маційного, часового, алгоритмічного, функціонального тощо);

7)      міри використання методів та засобів технічної діагностики;

8)      реальних умов функціонування ІС.

3.4. Особливості ІС з точки зору ефективності

При вирішенні питань, пов'язаних із забезпеченням необхідного рівня ефективності ІС, необхідно враховувати такі особливості:

1)       кожна ІС є багатофункціональною системою, функції якої мають сут­тєво різну значущість і, відповідно, характеризуються різним рівнем вимогдо надійності їх виконання;

2)   в багатьох ІС можуть виникати деякі критичні ситуації, які є поєд­нанням відмов чи помилок функціонування системи і здатні привести дозначних порушень у висвітленні інформації;

3)       у функціонуванні ІС беруть участь різні види її забезпечення та пер­сонал, які можуть в тій чи іншій мірі впливати на рівень надійності ІС та,відповідно, її ефективність;

4)   в склад кожної ІС входить велика кількість різнорідних елементів(технічних, програмних та ін.), при цьому у виконанні однієї функції ІС за­звичай беруть участь декілька різних елементів, а один і той же елементможе брати участь у виконанні кількох функцій системи.