Система: поняття, компоненти, властивості, види. Використання ягід годжі в народній та традиційній медицині

14.Кошти апаратної підтримки ОС.

Апаратна залежність та переносимість ОС

Багато операційних систем успішно працюють на різних апаратних платформах без істотних змін у своєму складі. Багато в чому це пояснюється тим, що, незважаючи на відмінності в деталях, засоби апаратної підтримки ОС більшості комп'ютерів набули сьогодні багато типових рис, а саме ці засоби насамперед впливають на роботу компонент операційної системи. В результаті в ОС можна виділити досить компактний шар машинно-залежних компонентів ядра і зробити решту шарів ОС загальними для різних апаратних платформ.

Типові засоби апаратної підтримки ОС

Чіткої межі між програмною та апаратною реалізацією функцій ОС не існує - рішення про те, які функції ОС виконуватимуться програмно, а які апаратно, приймається розробниками апаратного та програмного забезпечення комп'ютера. Тим не менш, практично всі сучасні апаратні платформи мають деякий типовий набір засобів апаратної підтримки ОС, в який входять наступні компоненти:

засоби підтримки привілейованого режиму;

засоби трансляції адрес;

Засоби перемикання процесів;

Система переривань;

Системний таймер;

Засоби захисту областей пам'яті.

Засоби підтримки привілейованого режиму зазвичай базуються на системному регістрі процесора, який часто називають «словом стану» машини або процесора. Цей регістр містить деякі ознаки, що визначають режими роботи процесора, зокрема ознака поточного режиму привілеїв. Зміна режиму привілей виконується за рахунок зміни слова стану машини внаслідок переривання або виконання привілейованої команди. Число градацій привілейованості може бути різним у різних типів процесорів, найчастіше використовуються два рівні (ядро-користувач) або чотири (наприклад, ядро-супервізор-виконання-користувач у платформи VAX або 0-1-2-3 у процесорів Intel x86/Pentium ). До обов'язків засобів підтримки привілейованого режиму входить виконання перевірки допустимості виконання активною програмою інструкцій процесора за поточного рівня привілейованості.

Засоби трансляції адрес виконують операції перетворення віртуальних адрес, які містяться в кодах процесу, адреси фізичної пам'яті. Таблиці, призначені при трансляції адрес, зазвичай мають великий обсяг, тому їх зберігання використовуються області оперативної пам'яті, а апаратура процесора містить лише покажчики на ці області. Засоби трансляції адрес використовують дані покажчики для доступу до елементів таблиць і апаратного виконання алгоритму перетворення адреси, що значно прискорює процедуру трансляції в порівнянні з її суто програмною реалізацією.

Засоби перемикання процесів призначені для швидкого збереження контексту процесу, що припиняється, і відновлення контексту процесу, який стає активним. Вміст контексту зазвичай включає вміст усіх регістрів загального призначення процесора, регістру прапорів операцій (тобто прапорів нуля, перенесення, переповнення тощо), а також тих системних регістрів та покажчиків, які пов'язані з окремим процесом, а не операційною системою, наприклад покажчика на таблицю трансляції адрес процесу. Для зберігання контекстів зупинених процесів зазвичай використовуються області оперативної пам'яті, які підтримуються покажчиками процесора.

Перемикання контексту виконується за певними командами процесора, наприклад, за командою переходу на нове завдання. Така команда викликає автоматичне завантаження даних зі збереженого контексту регістри процесора, після чого процес триває з перерваного раніше місця.

Система переривань дозволяє комп'ютеру реагувати на зовнішні події, синхронізувати виконання процесів та роботу пристроїв введення-виведення, швидко переходити з однієї програми на іншу. Механізм переривань потрібний для того, щоб сповістити процесор про виникнення в обчислювальній системі деякої непередбачуваної події або події, яка не синхронізована з циклом роботи процесора. Прикладами таких подій можуть бути завершення операції введення-виведення зовнішнім пристроєм (наприклад, запис блоку даних контролером диска), некоректне завершення арифметичної операції (наприклад, переповнення регістра), закінчення інтервалу астрономічного часу. У разі умов переривання його джерело (контролер зовнішнього пристрою, таймер, арифметичний блок процесора тощо.) виставляє певний електричний сигнал. Цей сигнал перериває виконання процесором послідовності команд, що задається виконуваним кодом, і викликає автоматичний перехід на заздалегідь визначену процедуру, яка називається процедурою обробки переривань. У більшості моделей процесорів перехід на процедуру обробки переривань, що відпрацьовується апаратурою, супроводжується заміною слова стану машини (або навіть всього контексту процесу), що дозволяє одночасно з переходом за потрібною адресою виконати перехід у привілейований режим. Після завершення обробки переривання зазвичай відбувається повернення виконання перерваного коду.

Переривання відіграють найважливішу роль роботі будь-якої операційної системи, будучи її рушійною силою. Справді, більшість процесів ОС ініціюється перериваннями різного типу. Навіть системні виклики від програм виконуються на багатьох апаратних платформах за допомогою спеціальної інструкції переривання, що викликає перехід до виконання відповідних процедур ядра (наприклад, інструкція int у процесорах Intel або SVC у мейнфреймах IBM).

Системний таймер, який часто реалізується у вигляді швидкодіючого регістра-лічильника, необхідний операційній системі для витримки інтервалів часу. Для цього в регістр таймера програмно завантажується значення необхідного інтервалу в умовних одиницях, з якого автоматично з певною частотою починає відніматися по одиниці. Частота "тиків" таймера, як правило, тісно пов'язана з частотою тактового генератора процесора. (Не слід плутати таймер ні з тактовим генератором, який виробляє сигнали, що синхронізують всі операції в комп'ютері, ні з системним годинником - електронною схемою, що працює на батареях, - які ведуть незалежний відлік часу і календарної дати.) При досягненні нульового значення лічильника таймер ініціює переривання , що обробляється процедурою операційної системи Переривання від системного таймера використовуються ОС насамперед для стеження, як окремі процеси витрачають час процесора. Наприклад, у системі поділу часу при обробці чергового переривання від таймера планувальник процесів може примусово передати управління іншому процесу, якщо цей процес вичерпав виділений квант часу.

Засоби захисту областей пам'яті забезпечують на апаратному рівні перевірку можливості програмного коду здійснювати з даними певної області пам'яті операції, як читання, запис чи виконання (при передачах управління). Якщо апаратура комп'ютера підтримує механізм трансляції адрес, засоби захисту областей пам'яті вбудовуються в цей механізм. Функції апаратури захисту пам'яті зазвичай полягають у порівнянні рівнів привілеїв поточного коду процесора і сегмента пам'яті, до якого здійснюється звернення.

Машинно-залежні компоненти ОС

Одна і та ж операційна система не може без будь-яких змін встановлюватися на комп'ютерах, що відрізняються типом процесора або способом організації всієї апаратури. У модулях ядра ОС не можуть не відобразитися такі особливості апаратної платформи, як кількість типів переривань та формат таблиці посилань на процедури обробки переривань, склад регістрів загального призначення та системних регістрів, стан яких потрібно зберігати в контексті процесу, особливості підключення зовнішніх пристроїв та багато інших.

Однак досвід розробки операційних систем показує: ядро ​​можна спроектувати таким чином, що тільки частина модулів будуть машинно-залежними, а інші не залежатимуть від особливостей апаратної платформи. У добре структурованому ядрі машинно-залежні модулі локалізовані і утворюють програмний шар, що природно примикає до шару апаратури, як і показано на рис. 3.8. Така локалізація машинно-залежних модулів значно полегшує перенесення операційної системи в іншу апаратну платформу.

Обсяг машинно-залежних компонентів ОС залежить від цього, наскільки великі відмінності в апаратних платформах, котрим розробляється ОС. Наприклад, ОС, побудована на 32-бітових адресах, для перенесення на машину з 16-бітовими адресами має бути практично переписана заново. Одна з найбільш очевидних відмінностей – розбіжність системи команд процесорів – долається досить просто. Операційна система програмується мовою високого рівня, а потім відповідним компілятором виробляється код конкретного типу процесора. Однак у багатьох випадках відмінності в організації апаратури комп'ютера лежать набагато глибше і подолати їх у такий спосіб не вдається. Наприклад, однопроцесорний та двопроцесорний комп'ютери вимагають застосування в ОС абсолютно різних алгоритмів розподілу процесорного часу. Аналогічно відсутність апаратної підтримки віртуальної пам'яті призводить до важливих відмінностей у реалізації підсистеми управління пам'яттю. У таких випадках не обійтися без внесення до коду операційної системи специфіки апаратної платформи, для якої ця ОС призначається.

Для зменшення кількості машинно-залежних модулів виробники операційних систем зазвичай обмежують універсальність машинно-незалежних модулів. Це означає, що їхня незалежність має умовний характер і поширюється лише на кілька типів процесорів і створених на основі цих процесорів апаратних платформ. Цим шляхом пішли, наприклад, розробники ОС Windows NT, обмеживши кількість типів процесорів своєї системи чотирма і поставляючи різні варіанти кодів ядра для однопроцессорных і багатопроцесорних комп'ютерів.

Особливе місце серед модулів ядра займають низькорівневі драйвери зовнішніх пристроїв. З одного боку, ці драйвери, як і високорівневі драйвери, входять до складу менеджера вводу-виводу, тобто належать шару ядра, що займає досить високе місце в ієрархії шарів. З іншого боку, низькорівневі драйвери відображають усі особливості керованих зовнішніх пристроїв, тому їх можна віднести і до машинно-залежних шарів модулів. Така двоїстість низькорівневих драйверів ще раз підтверджує схематичність моделі ядра зі строгою ієрархією шарів.

Для комп'ютерів на основі процесорів Intel x86/Pentium розробка екрануючого машинно-залежного шару ОС дещо спрощується за рахунок вбудованої постійної пам'яті комп'ютера базової системи введення-виводу - BIOS. BIOS містить драйвери для всіх пристроїв, що входять до базової конфігурації комп'ютера: жорстких і гнучких дисків, клавіатури, дисплея і т.д. операцій екрануються відмінності апаратних платформ персональних комп'ютерів та серверів на процесорах Intel різних виробників. Розробники операційної системи можуть користуватися шаром драйверів BIOS як частиною машинно-залежного шару ОС, а можуть замінити всі або частину драйверів BIOS компонентами ОС.

Переносність операційної системи

Якщо код операційної системи може бути порівняно легко перенесений з процесора одного типу на процесор іншого типу та з апаратної платформи одного типу на апаратну платформу іншого типу, то таку ОС називають переносимою (portable), або мобільною.

Хоча ОС часто описуються або як переносні, або як нестерпні, мобільність - це бінарний стан, а поняття ступеня. Питання не в тому, чи може бути перенесена система, а в тому, наскільки легко можна це зробити. Для того щоб забезпечити властивість мобільності ОС, розробники повинні дотримуватися таких правил.

Більшість коду має бути написана мовою, транслятори якого є усім машинах, куди передбачається переносити систему. Такими мовами є стандартизовані високого рівня. Більшість ОС, що переносяться, написано мовою С, яка має багато особливостей, корисних для розробки кодів операційної системи, і компілятори якої широко доступні. Програма, написана на ассемблері, переноситься лише у випадках, коли перенесення операційної системи планується на комп'ютер, що має тієї ж системою команд. В інших випадках асемблер використовується тільки для тих нестерпних частин системи, які повинні безпосередньо взаємодіяти з апаратурою (наприклад, обробник переривань), або для частин, які потребують максимальної швидкості (наприклад, ціла чисельна арифметика підвищеної точності).

Обсяг машинно-залежних частин коду, які безпосередньо взаємодіють із апаратними засобами, має бути по можливості мінімізований. Так, наприклад, слід уникати прямого маніпулювання регістрами та іншими апаратними засобами процесора. Для зменшення апаратної залежності розробники ОС повинні також унеможливити використання за промовчанням стандартних конфігурацій апаратури або їх характеристик. Апаратно-залежні параметри можна «заховати» в програмно-задані дані абстрактного типу. Для всіх необхідних дій з управлінню апаратурою, представленої цими параметрами, має бути написаний набір апаратно-залежних функцій. Щоразу, коли якомусь модулю ОС потрібно виконати деяку дію, пов'язану з апаратурою, він маніпулює абстрактними даними, використовуючи відповідну функцію наявного набору. Коли ОС переноситься, то змінюються ці дані та функції, які ними маніпулюють. Наприклад, в ОС Windows NT диспетчер переривань перетворює апаратні рівні переривань конкретного типу процесора стандартний набір рівнів переривань IRQL, з якими працюють інші модулі операційної системи. Тому при перенесенні Windows NT на нову платформу потрібно переписати, зокрема, коди диспетчера переривань, які займаються відображенням рівнів переривання на абстрактні рівні IRQL, а ті модулі ОС, які користуються цими абстрактними рівнями, змін не вимагатимуть.

Апаратно-залежний код має бути надійно ізольований у кількох модулях, а не бути розподіленим по всій системі. Ізоляції підлягають усі частини ОС, які відбивають специфіку як процесора, і апаратної платформи загалом. Низькорівневі компоненти ОС, які мають доступ до процесорно-залежних структур даних та регістрів, повинні бути оформлені у вигляді компактних модулів, які можуть бути замінені аналогічними модулями для інших процесорів. Для зняття платформної залежності, що виникає через відмінності між комп'ютерами різних виробників, побудованими на тому самому процесорі (наприклад, MIPS R4000), повинен бути введений добре локалізований програмний шар машинно-залежних функцій.

В ідеалі шар машинно-залежних компонентів ядра повністю екранує решту ОС від конкретних деталей апаратної платформи (кеші, контролери переривань введення-виведення тощо), принаймні для набору платформ, який підтримує дана ОС. В результаті відбувається заміна реальної апаратури певною уніфікованою віртуальною машиною, однаковою для всіх варіантів апаратної платформи. Всі шари операційної системи, які лежать вище за шар машинно-залежних компонентів, можуть бути написані для управління саме цією віртуальною апаратурою. Таким чином, у розробників з'являється можливість створювати один варіант машинно-незалежної частини ОС (включаючи компоненти ядра, утиліти, системні програми) для всього набору підтримуваних платформ (рис. 3.9).

Спільність поняття «система» ускладнює його адекватну формалізацію, але у загальному вигляді вона може бути представлена ​​як цілісна освіта, комплекс взаємопов'язаних елементів, що володіють завдяки своєму єднанню якісно новими характеристиками, щодо індиферентних до зовнішнього середовища, причому кожна система виступає елементом системи вищого порядку. а будь-який елемент системи – системою нижчого порядку.

Дуже важливо, що система є «комплекс вибірково залучених компонентів, у яких взаємодія та взаємовідносини набуває характеру взаємосприяння компонентів на отримання фокусованого корисного результату» (П. К. Анохін).

Функціональна система характеризується трьома важливими моментами: по-перше, сукупність залучаються лише спеціально обрані компоненти; по-друге, компоненти не просто взаємодіють, а взаємо зідіють для чогось конкретного та певного; по-третє, як системотворчий фактор фіксується отримання корисного результату.

Відмінними ознаками системи є:

1) наявність взаємозалежних елементів у об'єкті;

2) взаємодія між частинами об'єкта;

3) упорядкованість даної взаємодії задля досягнення спільної мети системи.

Усі системи мають неодмінні атрибути (модифікуючи позицію В. Г. Афанасьєва):

Інтеграційні якості;

Компоненти та елементи системи;

структуру;

Загальну мету та комплекс підцілей;

Взаємини між елементами;

Функції системи та її компонентів;

Включеність у більш складну систему у статусі компонента та елемента;

Історичність;

Внутрішні і зовнішні впливи, що обурюють;

структуру управління системою;

Інформація.

Базовим атрибутом системи є елемент системи. Під елементом розуміють найпростішу неподільну частину системи, яка має на погляд суб'єкта дії (пізнання) певною цілісністю, стан і функціональні особливості якої можуть бути виміряні та описані в термінах, і яка може мати стосунки з іншими частинами аналізованої сукупності, а також з її оточенням ( середовищем). Крім функціональної характеристики, мінімальність визначається самим суб'єктом дослідження як достатня частина, що задовольняє пізнавальну та перетворювальну потреби.

1. Пружний елемент– протистоїть зовнішнім впливам, що не сприймає їх, здатний лише до однозначної передачі

У відсутності зміни i елемент перебуває у стані спокою.

2. Рефлексивний елемент– має внутрішній рух і здійснює внутрішнє перетворення за яким-небудь законом та алгоритмом.

Окремий випадок рефлексивності елемента – нейтральний.

3. Елемент – споживач- Сприймає вплив у цих умовах без утворення спрямованого ефекту.

4. Елемент – джерело- Утворює в цих умовах спрямований ефект «Р» без примушує зовнішнього впливу.

5. Полірецепторний елемент –рефлексивний елемент, утворює спрямований вплив за умови сприйняття кількох спонукаючих впливів.

6. Поліефекторний елемент– рефлексивний елемент, що утворює впливу за кількома напрямами при сприйнятті одного спонукаючого впливу.

7. Поліелемент– рефлексивний елемент, що утворює впливу за кількома напрямами за умови сприйняття кількох зовнішніх впливів.

8. Поліджерело –джерело, що утворює у умовах впливу у кількох напрямах.

9. Поліспоживач– споживач, який сприймає дії з кількох зовнішніх зв'язків.

Другим найважливішим атрибутом системи виступають взаємовідносини між елементами чи зв'язки. Інакше міжелементарний зв'язок можна визначити як кожен із ступенів свободи даного елемента, дійсно здійснений у вигляді певного взаємини, взаємодії з іншими елементами даної системи, а також з його середовищем. Це поняття входить у будь-яке визначення системи та забезпечує виникнення та збереження структури та цілісних властивостей системи, характеризує якусь будову, так і функціонування. Передбачається, що зв'язки існують між усіма системними елементами та підсистемами.

Взаємини можуть бути:

1. Нейтральними , коли:

1 елемент 2 елемент

де а, в- Сила впливу;

а = в, але протилежні за напрямом.

особливості:

Подібний зв'язок не є статичним.

При будь-яких змін вплив і протидія залишаються рівними за величиною в кожен момент їх відносин, що розглядається, їх геометрична сума завжди дорівнює нулю в ці моменти.

Відносна нерухомість (статичність) елементів – є окремий випадок нейтральності, коли величини впливу та протидії незмінні на розглянутому відрізку часу.

Протидія вважається повною, якщо вона дорівнює за величиною впливу в діапазоні його змін.

2. Функціональними , коли:

1)1 елемент 2 елемент

2)1 елемент 2 елемент

де а, в- Сила впливу.

особливості:

Ефект, що впливає, має спрямований ефект (наявність ефекторних властивостей) по відношенню до протидіючого.

Протидіючий елемент має рецепторний ефект (наявність рецепторних властивостей), тобто здатність сприймати зовнішній вплив.

Примітка.У реальних умовах будь-який елемент тією чи іншою мірою в різних відносинах має і ефекторні та рецепторні властивості.

Нейтральний зв'язок може перетворитися на функціональний при неповній протидії одній зі сторін взаємодії.

В результаті подібних взаємин у разі 2.1 в= 0, сила впливу першого елемента максимальна і другий елемент може змінитися структурно та функціонально; у разі 2.2 а > в, сила впливу першого елемента перевищує силу протидії другого елемента, що може призводити до структурно-функціональним змін у другому елементі системи .

Сітка зв'язків досить велика (за класифікацією І. В. Блауберга та Е. Г. Юдіна):

Зв'язки взаємодії;

Зв'язки генези;

Зв'язки перетворення;

Зв'язки будови;

зв'язки функціонування;

Зв'язки розвитку;

Зв'язки керування.

Зв'язки можуть підрозділятися за характером їхньої матеріальної реалізації на:

1) речові;

2) енергетичні;

3) інформаційні;

за їх місцем та структурою:

1) прямі;

2) зворотні;

за характером їхнього прояву:

1) детерміновані;

2) імовірнісні;

3) хаотичні;

4) безперервні;

5) випадкові;

6) регулярні;

7) нерегулярні.

Особливості: дані класифікації відносяться до конкретних реалізацій систем і не характеризують їх як функціональні освіти. Функціональність розкривається у встановленні причинно-наслідкових відносин між матеріальними освітами.

Третім атрибутом системи є компонент (підсистема), що складається з низки елементів системи, які можна поєднати за подібними функціональними проявами. У системі може бути різна кількість компонентів. Це залежить від основних функцій системи (внутрішніх та зовнішніх).

Система може бути розчленована на елементи не відразу, а шляхом послідовного розподілу на підсистеми. Підсистеми самі є системами і до них, отже, відноситься все, що сказано про систему, в тому числі її цілісність. Цим підсистема відрізняється від простої сукупності елементів, не об'єднаних метою та властивістю цілісності.

Четвертим атрибутом системи є структура системи. Під структурою розуміється сукупність зв'язків, взаємовідносин між усіма елементами та компонентами системи, між системою та зовнішнім середовищем. Дані взаємозв'язки забезпечують існування системи та її основних властивостей. Структурні властивості мають відносну незалежність від елементів і можуть виступати як інваріант при переході від однієї системи до іншої, переносячи закономірності, виявлені в одній з них, на іншу (навіть якщо ці системи мають різну фізичну природу). Структура може бути представлена ​​графічним відображенням, теоретико-множинним ставленням у вигляді матриць. Вигляд уявлення системи залежить від мети відображення.

Особливості визначення поняття «структура» системи:

1. Структура всіх можливих взаємин у аналізованої сукупності відрізняється від структури системи, що формується, така структура називається повною структурою об'єкта.

2. Форма структури прямо залежить від функціонального зрізу як конкретної форми реакції даної сукупності на конкретний зовнішній вплив.

Системам як функціональним матеріальним утворенням з певним глобальним ефектом властиві такі види структур:

1. Внутрішня структура об'єкта – сукупність взаємовідносин компонентів без урахування зовнішніх зв'язків.

2. Функціональна структура – ​​сукупність взаємовідносин, пов'язаних безпосередньо з функціонуванням кожного елемента у цій системі у бік освіти її глобального эффекта.

3. Абсолютна структура - дійсно можлива структура зовнішнього цілого, що розглядається суб'єктом як конкретно пізнаваний об'єкт.

Виходячи з найважливішої характеристики функціональних систем, виділяють два основні класи системних структур:

Нормальні структури- Структури, в яких зберігаються всі відносини та їх напрями, тобто:

1) елементи системи виділені на тому структурному рівні, що розглядається;

2) дані елементи незмінні та є початковими структурними утвореннями з погляду суб'єкта;

3) повна структура об'єкта залишається незмінною в даному проміжку часу та в даних умовах;

4) норма існування структури зберігається незмінною.

Динамічні структури- Структури, що змінюються в часі, тобто:

1) кількість та напрямок відносин між елементами системи змінюється;

2) в системі, в зв'язках, що встановилися, між елементами присутній внутрішній рух;

3) змінюється елементарний склад системи.

Динаміка структури відбиває динаміку системи. Функціональна система може вважатися мінливою лише за умови структурних перебудов за збереження можливої ​​функціональності кожного зв'язку, включаючи і утворені.

Зміна елементарного складу системи є вторинним чинником.

Поняття динамічної структури та динамічної системи не тотожні. Динамічна система має більший обсяг, оскільки динамізм системи пов'язаний, крім змін у структурі, з можливими змінами норм стану її елементів та елементарного складу. Таким чином можуть відбуватися більш глибинні зміни, ніж у взаємовідносинах між елементами.

Поняття нормальної і динамічної структур, віднесені до однієї системі, є поняття, що взаємозаперечують, тобто одна і та ж система в одному проміжку часу не може мати і нормальну і динамічну структуру.

Руйнування нормальної структури не означає руйнування в сенсі відмирання, знищення системи. Основний критерій системності полягає у глобальному ефекті системи, а чи не у структурі.

Тому динамічна структура, заперечуючи нормальну, відображає істоту системи, що змінюється в цьому відношенні, але не припинення її існування. Утворення глобального ефекту системи можливе в умовах змін, що відбуваються.

Таким чином, динамічні системи – це системи зі змінною структурою за відносної визначеності їх зовнішніх проявів, що розглядаються як їх глобальний ефект.

Якщо розглядати сукупність всіх зв'язків усередині системи, то така структура буде внутрішньою. Якщо розглядати сукупність всіх зв'язків як усередині системи, так і системи із зовнішнім середовищем – така структура називається повною структурою. Якісна система являє собою єдине ціле, що складається з безлічі різних складових, організованих на різних рівнях особливого цілісності.

П'ятим атрибутом системи виступають функції, які розуміються як діяльність, робота, зовнішній прояв властивостей будь-якого об'єкта у цій системі відносин. Функції класифікуються за різними ознаками залежно від цілей управлінця чи дослідника.

Дуже важливим атрибутом системи виступають властивості, які розуміються як якості параметрів об'єктів, тобто зовнішні прояви того способу, за допомогою якого набувають знання про об'єкт. Властивості дають можливість описувати об'єкти системи кількісно, ​​виражаючи в одиницях, мають певну розмірність. При цьому вони можуть змінюватися внаслідок функціонування системи.

Одним із ключових атрибутів системи є мета, що лежить в основі розвитку системи та забезпечує її цілеспрямованість (доцільність). Ціль можна визначити як бажаний результат діяльності, досяжний в межах деякого інтервалу часу. Мета стає завданням, що стоїть перед системою, якщо вказано термін її досягнення та конкретизовано кількісні характеристики бажаного результату. Мета досягається в результаті розв'язання задачі або ряду завдань, якщо вихідна мета може бути піддана поділу на деяку сукупність більш простих (приватних) завдань.

«Компоненти здоров'я» - Ми знаємо, чого бояться мікроби! - Скільки снігу намело! Ми точно знаємо, яка сьогодні погода! Мій настрій. Наше снігове спортивне містечко. "Наша прогулянка". Скільки цікавого довкола! Вії опускаються – очі закриваються… Ігри з валеологічним змістом. А чому треба сушити одяг після прогулянки?

"Модель об'єкта" - Прогнозування. Натурна модель підйомного крана відтворює склад; рух частин механізму. Натурні моделі - реально відтворюють зовнішній вигляд, структуру та поведінку об'єкта. Давайте обговоримо. Моделювання - процес створення та використання моделі. Об'єкт величезний. Властивості моделей. Розрізняють натурні та інформаційні моделі.

«Об'єкт-модель» – автоматична заміна формальних сусідів на фактичні під час рахунку. 5. Зберігання безлічі об'єктів програмної моделі у файлі об'єктів (базі даних). Контрольні точки та рестарти. Грати зі смуг ширини 2*L – некоректні значення після першого кроку. Цифровий цифровий аналог натурного моделювання.

"Модель подання" - Направлені зв'язки вказують напрямок передачі сигналів. Перша частина речового числа - мантиса, що визначає точність уявлення. Модель середовища - опис середовища на вході та виході. Мал. 2.1. Модель дивного атрактора у вигляді орієнтованого графа. У процесі підсумовування отримуємо: Звідси випливають основні функції моделі - пояснювальна і прогностична.

"Компоненти множення" - Знайдіть зайві числа. Компоненти дії множення. Порівняйте. Х + 5 = 8. Компоненти дії віднімання. Компоненти дії додавання. Взаємозв'язок між компонентами та результатом множення. Щоб знайти невідоме віднімання, треба від зменшуваного відібрати різницю.

"Модель атома" - Тому електрон повинен втрачати енергію на електромагнітне випромінювання та падати на ядро. Теорія Бора зіграла величезну роль створенні атомної фізики. Перебуваючи в одному із стаціонарних станів, атом не випромінює енергію. Подальші максимуми спостерігаються при 2.4.86 В і 3.4.86 В. 7.2. Ядерна модель атома (модель Резерфорд).

Тема 1.4 Методологічні аспекти дослідження систем керування

Лекція 5

Ціль: розкрити сутність методології дослідження систем управління.

1. Система: поняття, компоненти, властивості, види.

2. Система управління та її елементи. Класифікація систем керування.

3. Методологічні дослідження систем управління:

3.1 Процесний підхід до управління.

3.2 Системний підхід у дослідженні проблем управління.

3.3 Ситуаційний підхід у процесі управління.

4. Дослідження систем управління та їх проектування.

1. Веснін В. Р. Менеджмент: підручник для вузів / В. Р. Веснін. - 3-тє вид, перераб. та дод. - М.: ТК Велбі. – 2006. – 504 с.

2. Мескон М. Х. Основи менеджменту/М. Х. Мескон, М. Альберт, Ф. Хедоурі; пров. з англ. - М.: Справа, 2005. - 720 с.

3. Основи теорії управління: підручник для вузів/за ред. В. Н. Парахіна, Л. І. Ушвицького. - М.: Фінанси та статистика. – 2004. – 560 с.

4. Рой О. М. Теорія управління: навчальний посібник/О. М. Рой. - СПб. : Пітер, 2008. - 256 с.

5. Теорія управління: підручник для вузів / за ред. А. Л. Гапоненко, А. П. Панкрухіна. - 2-ге вид. - М.: Вид-во РАГС, 2005. - 558 с.

Управління має властивість системності,тому його вивчення ми починаємо зі знайомства з основними положеннями теорії систем.

Під системоюрозуміється кілька взаємозалежних елементів - компонентів, об'єднаних задля досягнення спільної мети (ефекту системи) в єдине ціле, взаємодія між якими характеризується упорядкованістю і регулярністю на конкретному відрізку часу.

До основних компонентів системи відносять:елемент системи, відносини між елементами, підсистему, структуру системи.

Перший компонент системи – елемент- Мінімальна ціла частина системи, яка функціонально здатна відобразити деякі загальні закономірності системи в цілому.

Виділяються два різновиди елементів: робітники(основна функція полягає у перетворенні вихідних факторів на певний результат) і захисні.

У кожній системі є основний системоутворюючий елемент(якість, ставлення), який у тому чи іншою мірою забезпечує єдність решти. Якщо він визначається природою системи, то називається внутрішнім, інакше - зовнішнім. У соціальних системах цей елемент може бути як явним, і неявним.

Наприклад, у СРСР системотворчим елементом були КПРС та її конституційно закріплена керівна роль. Нерозуміння цієї обставини призвело до позбавлення КПРС цієї ролі без покладання на інший інститут. В результаті зруйнувалася не лише політична та ідеологічна система, а й сама держава.

Внаслідок впливу системоутворюючого елемента в інших елементів формуються загальносистемні якості,тобто ознаки, властиві кожному їх окремо і системі загалом.

Єдність елементів системи виникає внаслідок того, що між ними встановлюються зв'язку, т. е. реальні взаємодії, які характеризуються: типом (бувають послідовними, схожими, розбіжними); силою; характером (можуть бути підлеглими, рівноправними, байдужими); характером (односторонні чи взаємні); ступенем сталості (епізодичні, регулярні та ін.).

Тобто, другим компонентом системи виступають взаємини між елементами чи зв'язки. Взаємини можуть бути нейтральними, коли обидва елементи не зазнають будь-яких структурних чи функціональних змін, або функціональнимиколи один елемент, впливаючи на інший, призводить до структурних або функціональних змін в цьому елементі.

Третім компонентом системи є підсистема, що складається з низки елементів системи, які можна об'єднати за подібними функціональними проявами. У системі може бути різна кількість підсистем. Це залежить від основних функцій підсистеми: внутрішніх та зовнішніх.

Четвертим компонентом системи є структура системи- певна будова, взаємне розташування елементів та зв'язків, що існують між ними, спосіб організаціїцілого, складеного з елементів. Зв'язки, як і системоутворюючий елемент, забезпечують цілісність системи, її єдність.

Характер зв'язку між елементами залежить не тільки від взаємного розташування останніх, а й від їх особливостей (наприклад, відносини в однаковому за розмірами жіночому, чоловічому та змішаному колективах будуть різні).

Структура визначається цілями та функціями системи, але у її характеристиці відсутня момент взаємодії.

У широкому розумінні структуру можна розглядати як сукупність правил та розпоряджень, що регламентують діяльність системи.

Структуру системи можна класифікувати з таких підстав:

За кількістю рівнів ієрархії (однорівневі та багаторівневі);

За принципами підпорядкованості (централізація – децентралізація);

За цільовим призначенням;

За функціями, що виконуються;

За принципами розбивки елементів на підсистеми (такими можуть бути функціональні та об'єктні).

У цілому нині структуру системи описують дві основні групи характеристик:

Пов'язані з ієрархічності (кількість підсистем, рівнів, зв'язків; принципи
розбивки на підсистеми; ступінь централізації);

Відбивають ефективність функціонування (надійність, живучість, швидкодія, пропускна спроможність, гнучкість, мінливість тощо. буд.).

Структура надає системі цілісність та внутрішню організацію,у межах якої взаємодія елементів підпорядковується певним законам. Якщо така організація мінімальна, системи називаються невпорядкованими,наприклад, натовп на вулиці.

Оскільки елементи та зв'язки неоднорідні в рамках одного і того ж структурного їх набору, система матиме модифікації. Наприклад, колективи двох організацій, які мають однаковий штатний розклад, будуть абсолютно різними, оскільки самі люди та їхні особисті взаємини є іншими.

Система характеризується рядом властивостей:

· Система має Межі,що відокремлюють її від довкілля.Вони можуть бути "прозорими", що допускають проникнення в неї зовнішніх імпульсів, і "непрозорими", що наглухо відокремлюють її від решти світу.

· Системі властива емерджентність,т. е. поява якісно нових властивостей, відсутніх чи нехарактерних її елементів. У той самий час об'єднані у систему елементи можуть втрачати властивості, властиві їм поза системою. Таким чином, властивості цілого не дорівнюють сумі властивостей частин, хоч і залежать від них.

· Система має зворотним зв'язком, Під якою розуміється певна реакція її в цілому (окремих елементів) на імпульси один одного та зовнішні впливи. Зворотний зв'язок забезпечує їхньою інформацією про реальну ситуацію, компенсує вплив перешкод. Наприклад, у системі взаємовідносин «керівник - підлеглий» формою зворотний зв'язок може бути заяву про звільнення.

· Система характеризується адаптивністю,тобто. здатністю зберігати якісну визначеність у умовах, що змінюються. Адаптивність забезпечується простотою структури, гнучкістю, надмірністю ресурсів.

· Системі властива редукція,що у тому, що з певних умов вона поводиться простіше, ніж окремі елементи. Це тим, що такі елементи у системі накладають одне одного обмеження, які дозволяють їм незалежно вибирати свої стану. Тому поведінка системи загалом підпорядкована не приватним, а загальним закономірностям, які зазвичай простіше власними силами.

· Система згодом може руйнуватися під впливом як довкілля, і внутрішніх процесів.

· Системою можна керувати з метою забезпечення слідування нею заданої траєкторії розвитку та функціонування. Для цього існують такі способи:

1) регулювання та коригування у разі непередбачуваних впливів, що викликають відхилення;

2) зміна параметрів системи на основі прогнозування, що застосовується
у разі неможливості задати опорну траєкторію розвитку на весь період чи значних відхилень, які не дозволяють на неї повернутися;

3) корінна структурна перебудова, якщо цілі недосяжні в принципі
і потрібен пошук нової системи, коли він це вдається зробити.

Розглянемо, якими бувають системи.

За спрямованістю зв'язківміж елементами системи діляться на централізовані (всі зв'язки здійснюються через один центральний елемент) та децентралізовані (переважають прямі контакти між елементами). Прикладом централізованої системи є міністерство та його органи на місцях; децентралізований – асоціація.

Системи, де зв'язок елементів йде тільки по одній лінії, отримали назву часткових,а по багатьох - повних. Система, де кожен елемент пов'язаний по одній лінії тільки з попереднім та наступним, називається ланцюговий. Її прикладом є конвеєр.

За складом елементівсистеми бувають гомогенними(однорідними) та гетерогенними(різнорідними). Наприклад, за віковою ознакою шкільний клас – зазвичай система гомогенна, а за статевою – гетерогенна.

Системи, що характеризуються переважанням внутрішніх зв'язків порівняно із зовнішніми, де доцентровість більша відцентровості, а окремим елементам притаманні загальні характеристики, отримали назву цілісних.Прикладом цілісної системи є блок НАТО.

Система, що зберігається в цілому при зміні або зникненні одного або кількох елементів, називається стійкою,наприклад, будь-який біологічний організм. Якщо при цьому можливе відновлення втрачених елементів, то вона є регенеративної(наприклад, ящірки).

Системи можуть бути змінюються (динамічні) і постійні (статичні). До перших відносяться живі організми, до других – більшість технічних пристроїв. Динамічні системи поділяються на первинні,вихідні, та вторинні,вже зазнали певних змін.

Якщо зміни здійснюються лінійно, односпрямовано, спостерігатиметься зрістсистеми. Нелінійні, різноспрямовані зміни, що відбуваються з неоднаковою інтенсивністю, внаслідок яких змінюються зв'язки, співвідношення елементів, характеризують процес її розвитку .

Незавершеність буває субстратної(перетворення відбуваються в самих елементах) та структурної(змінюється їх склад та співвідношення). Якщо система зберігає характеристики при зміні субстрату, вона називається стаціонарний.Наприклад, заміна рухомого складу надає системі міського транспорту субстратну незавершеність, а зміна маршрутів та числа машин на лінії – структурну. Оскільки можливість нормального функціонування цієї системи не залежить від того, які марки транспортних засобів використовуються, вона стаціонарна.

Система, що складається з ряду різнорідних елементів, називається складною. Складність системи обумовлена ​​їх великою кількістю, різноманітністю, взаємопов'язаністю, невизначеністю поведінки та реакцій. Такі системи зазвичай є багаторівневими та ієрархічними (вищий рівень керує нижчестоящим і одночасно сам підпорядковується вищому). Введення в них додаткового елемента (навіть аналогічного наявним) породжує нові та змінює існуючі в рамках системи відносини.

Системи поділяються на механістичні та органічні.

Механістичні системимають постійний набір постійних елементів, чіткими межами, однозначними зв'язками, не здатні змінюватися і розвиватися, функціонують під впливом зовнішніх імпульсів. У механістичній системі зв'язку між елементами носять зовнішній характер, не торкаються внутрішньої суті кожного їх. Тому елементи менш залежні від системи і поза нею зберігають самостійне буття (колесо від годинника може тривалий час відігравати роль запасної деталі). Але втрата такої системи хоча б одного елемента веде до порушення всього механізму функціонування. Найбільш наочний приклад цьому - той самий годинник.

Органічні системихарактеризуються протилежними властивостями. Вони збільшується залежність частини від цілого, а цілого від частини, навпаки, зменшується. Наприклад, людина за втрати багатьох органів може продовжувати свою життєдіяльність. Чим глибший зв'язок елементів органічної системи, тим більше роль цілого до них. Таким системам властиві властивості, яких немає у механістичних, наприклад, здатність до самоорганізації та самовідтворення.

Специфічною формою органічної системи є соціальна(Суспільство, фірма, колектив та ін.).

Компоненти I Компоненти (в термодинаміці та хімії)

незалежні компоненти, хімічно індивідуальні речовини, у тому числі складається термодинамическая система.

називають не загальне число складових систему речовин, а таке їх число, яке достатньо для вираження складу будь-якої фази системи. Так, в системі з окису кальцію CaO і двоокису вуглецю 2 утворюється з'єднання - вуглекислий кальцій по реакції CaO + CO 2 ⇔ CaCO 3 . У цій системі за незалежні К. можна прийняти CaO та CO 2 , а CaCO 3 розглядати як продукт їхнього з'єднання. З рівним правом за До. можна прийняти CaO і CaCO 3 , а CO 2 вважати продуктом термічної дисоціації CaCO 3 .

Для До. характерно те, що маса кожного з них у системі не залежить від маси інших (К. можна незалежно вводити в систему та виділяти з неї). Тому в хімічних системах, у яких складові речовини вступають у хімічні реакції, число До. визначається різницею між числом складових речовин та числом незалежних хімічних реакцій, які можуть йти в системі. Систему, в якій речовини не реагують одна з одною, називають фізичною (наприклад, рідка суміш бензол - гліцерин), для неї число До. дорівнює числу складових речовин. Залежно від числа До. розрізняють системи однокомпонентні, двокомпонентні (Подвійні системи), трикомпонентні (потрійні системи) та багатокомпонентні (див. Фаз правило) . Поняття К. було введено в 1875-76 американським фізиком Дж. У. Гіббсом.

Літ.:Гіббс Дж. Ст, Термодинамічні роботи, пров. з англ., М. – Л., 1950, с. 95, 104-05; Курс фізичної хімії, за загальною ред. Я. І. Герасимова, т. 1, М., 1969, с. 331; Аносов Ст Я., Погодін С. А., Основні початки фізико-хімічного аналізу, М. - Л., 1947, с. 43.

Велика Радянська Енциклопедія. - М: Радянська енциклопедія. 1969-1978 .

Дивитись що таке "Компоненти" в інших словниках:

- (Від лат. componens, рід. відмінок componentis складовий) в термодинаміці, хімічно індивідуальні у ва, з яких складається термодинамічні. система і які можуть бути виділені з системи і існувати поза нею. Числом незалежних К. зв. не загальне… Фізична енциклопедія

У термодинаміці хімічно індивідуальні речовини, найменшого числа яких достатньо освіти всіх фаз системи. Кількість кожного компонента в системі може змінюватись незалежно від інших компонентів. число компонентів дорівнює числу ... Великий Енциклопедичний словник

- (від лат. componens складник) у фітоценології, багаторічні види рослин з надземними органами, що щорічно розвиваються, складові основу фітоценозів, на відміну від інгредієнтів рослин, що заповнюють проміжки між К., у яких надземні ... Біологічний енциклопедичний словник

компоненти- Чисті хіміч. ел ти чи стійкі хіміч. з'єднання, що входять до складу металу. Залежно від числа к. розрізняють двох, трьох і багатокомпонентні сплави. Поняття компонента як хіміч. індивід. речовини було введено в 1875 76 рр. амер. фізиком Дж. У … Довідник технічного перекладача

КОМПОНЕНТИ- (Components). У лишайників гриби та водорості, що становлять разом єдине рослинне тіло (стаття 13). Терміни ботанічної номенклатури

Компоненти- 2.7 Компоненти 2.7.1 ІЗОЛЮЮЧИЙ ТРАНСФОРМАТОР Трансформатор, що має ЗАХИСНИЙ РОЗДІЛ між вхідною та вихідною обмотками. 2.7.2 РОЗДІЛЮВАЛЬНИЙ ТРАНСФОРМАТОР Трансформатор, у якого вхідні обмотки відокремлені від вихідних обмоток, принаймні… … Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

компоненти- незалежні компоненти; компоненти Речовини, найменша кількість яких необхідне і достатньо для утворення всіх можливих фаз даної системи, що знаходиться в рівноважному стані. Політехнічний термінологічний тлумачний словник

Книги

• Компоненти змістовної структури слова, Н. Г. Комлєв. У книзі розкривається характер основних семантичних компонентів слова --- знака, лексичного поняття та денотату --- і дається аналіз їхньої взаємодії в різних словах та різних умовах…