Лекционный материал по теме "Математическое обеспечение"
Оценка 4.7

Лекционный материал по теме "Математическое обеспечение"

Оценка 4.7
docx
математика
09.04.2020
Лекционный материал по теме "Математическое обеспечение"
лекция 6.docx

Математическое обеспечение

1 математическое обеспечение

Все методы формализации задач управления, в том числе и те, на основе которых строится рациональная эксплуатация технического обеспечения информационных систем, принято называть математическим обеспечением.

Математическое обеспечение – совокупность математических методов, моделей, алгоритмов обработки информации, используемых при решении задач в информационной системе (функциональных и автоматизации проектирования информационных систем). К средствам математического обеспечения относятся:

·     средства моделирования процессов управления;

·     типовые задачи управления;

·     методы математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и др.

Математическое обеспечение является составной частью программного обеспечения ИС. Прикладные и обеспечивающие программы формируются, прежде всего, на базе математических методов. В тех случаях, когда для решения той или иной актуальной задачи не удается подобрать математический метод, используются эвристические алгоритмы.

При этом следует помнить, что каждый из методов может быть применен для решения различных по специфике задач пользователей. И наоборот: одна и та же задача может решаться с помощью различных методов. Весь набор математических алгоритмов, использующихся для решения экономических задач, принято называть экономико-матема­тическими методами.

Важнейшие экономико-математические методы представлены в виде некоторых укрупненных группировок:

Линейное программирование – линейное преобразование переменных в системах линейных уравнений. Сюда следует отнести: симплекс-метод, распределительный метод, метод разрешающих множителей, статический матричный метод решения материальных балансов.

Дискретное программирование представлено двумя классами методов: локализационные и комбинаторные методы. К локализационным относятся методы линейного целочисленного программирования. К комбинаторным – метод ветвей и границ, который используется для построения графиков производства и т.п.

Математическая статистика применяется для корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализов экономических явлений и процессов. Корреляционный анализ применяется для установления тесноты связи между двумя или более стохастически независимыми явлениями или процессами.

Регрессионный анализ устанавливает зависимость случайной величины от неслучайного аргумента. Дисперсионный анализ используется для установления зависимости результатов наблюдений от одного или нескольких факторов в целях выявления важнейших. Методы математической статистики используются также для прогностических экономических расчетов.

Динамическое программирование применяется для планирования и анализа экономических процессов во времени. Динамическое программирование представляется в виде многошагового вычислительного процесса с последовательной оптимизацией целевой функции. Сюда следует отнести и имитационное моделирование.

Теория игр представляется рядом методов, использующихся для определения стратегии поведения конфликтующих сторон. Известные методы можно разделить на два класса – точные и приближенные (итеративные). Условно точная игра может, например, реализовываться на основе линейного программирования путем определенного упорядоченного перебора матрицы-игры. Реализация игры на основе приближенных методов имеет несколько вариантов, но каждый из методов основан на аналитическом осмыслении стратегии на каждом шаге (в каждой партии) с целью совершенствования поведения на последующих шагах (в следующих партиях).

Теория массового обслуживания (и родственное ей направление – теория управления запасами) включает большой класс экономических задач, где на основе теории вероятностей оценивается, например, мощность или количество агрегатов, обслуживающих какой-либо производственный процесс, численность ремонтных рабочих, запасы ресурсов и т.п. в зависимости от характера спроса на них. При этом многие задачи управления запасами формализуются как задачи массового обслуживания и алгоритмически представляются как эвристические модели.

Параметрическое программирование является разновидностью линейного программирования, где коэффициенты при переменных линейного функционала, или коэффициенты при пе­ременных системы линейных уравнений, или те и другие коэффициенты зависят от некоторого параметра. К этому направлению может быть отнесен динамический матричный метод решения материальных балансов.

Стохастическое программирование делится на статистическое и динамическое. В статистических задачах исследуемые параметры являются случайными величинами на определенном этапе. В динамических задачах имеют дело со случайными последовательностями. Большинство статистических задач сводится к задачам линейного программирования. Динамические задачи являются предметом так называемого Марковского программирования.

Нелинейное программирование относится к наименее изученному (применительно к экономическим явлениям и процессам) математичес­кому направлению. Большинство изученных численных методов нелинейного программирования посвящено решению задач квадратичного программирования на основе симплекс-метода.

Теория графов – направление математики, где на основе определенной символики представляется формальное (схематическое) описание взаимосвязанности и взаимообусловленности множества работ, ресурсов, затрат и т.п. Набольшее практическое применение получил так называемый сетевой график (сетевой метод). На основе этой формализации с помощью эвристических или математических методов осуществляется исследование выделенного множества на предмет установления оптимального времени производства работ, оптимального распределения запасов и т.п. Одним из методов формализованного исследования являются эвристические алгоритмы систем ПЕРТ и ДЕРЕВО, а также линейное и нелинейное программирование на базе симплекс-метода.

2 структура математического обеспечения

Математическое обеспечение (МО) принято делить на общее и специальное.

Общее математическое обеспечение является машинно- ориентированным и реализуется в виде программ операционной системы, управляющих всеми участвующими в решении задач узлами машины и внешними устройствами и обеспечивающих максимальную производительность ЭВМ; системы программирования, а также тестовых и диагностических программ, проверяющих исправность и выявляющих неисправные узлы и блоки оборудования.

 Операционная система предусматривает следующие возможности:

1. Одновременное решение нескольких задач, каждая из которых может состоять из нескольких параллельных ветвей.

2. Обслуживание одновременно с решением задач многих потребителей с помощью отдельных выносных пультов для каждого из них.

3. Решение задач в реальном масштабе времени при непосредственной связи с объектом.

4. Прямая связь с другими вычислительными машинами.

Операционная система состоит обычно из двух частей: супервизора и монитора. Супервизор постоянно находится в оперативной памяти и обеспечивает совместную работу всех внешних устройств. Монитор представляет собой совокупность многих программ и обеспечивает управление решением задач на машине.

В зависимости от организации решения задач на ЭВМ различают следующие режимы работы операционной системы:

Индивидуальный режим. ЭВМ постоянно или на время решения задачи полностью находится в распоряжении одного потребителя. Этот режим наименее эффективен и в настоящее время применяется только в специальных случаях.

Пакетная обработка. Потребитель не имеет непосредственного доступа к ЭВМ. Подготовленные им задачи в виде программ и исходных данных передаются на машину и решаются группами в порядке поступления или по заданному расписанию. Такой режим эффективен в том случае, если решение каждой группы задач загружает все устройства машины и занимает относительно много времени.

Мультипрограммирование. Эффективное использование ЭВМ достигается при одновременном решении нескольких задач по различным программам. При этом следует иметь в виду, что в каждый момент времени решается только одна задача. Одновременность решения понимается в том смысле, что процесс решения любой задачи может быть прерван, если это требуется с точки зрения повышения эффективности, а затем продолжен с того места, на котором было осуществлено прерывание. Особенно эффективно мультипрограммирование при решении разнотипных задач, одни из которых больше загружают процессор, а другие - устройства ввода-вывода.

Разделение времени. Возможность одновременного решения нескольких задач позволяет предоставить нескольким потребителям одновременно возможность общения с машиной через устройства ввода-вывода. Соотношение между скоростью реакций человека и быстродействием ЭВМ таково, что у потребителя создается полная иллюзия работы в индивидуальном режиме.

Систему программирования можно разбить на универсальную и частную.

Универсальная система представляет собой набор трансляторов с алгоритмических проблемно-ориентированных языков как общего назначения, так и специализированных. Основой универсальной системы программирования является алгоритмический машинно-ориентированный язык, представляющий собой универсальный автокод, рассчитанный на распространенные типы вычислительных машин.

Частная система программирования основана на языке конкретной машины и содержит ряд трансляторов и компиляторов, а также стандартные подпрограммы. Как универсальная, так и частная системы программирования могут неограниченно расширяться.

Специальное математическое обеспечение является проблемно- ориентированным и реализуется в виде комплекса программ программного обеспечения, организующих работу технических средств по выполнению решаемых в АСУ задач. Специальное МО делят на общесистемное и прикладное.

3 Прикладное программное обеспечение

Прикладное ПО - совокупность программ для решения прикладных задач (задач пользователя).

Прикладное ПО входит в состав программного обеспечения компьютера.

Классификация прикладного ПО:

Классификация прикладного ПО

Прикладное ПО общего назначения - совокупность программ для решения общих универсальных задач. Эти программы используются большинством пользователей компьютера.

№п\п

Виды прикладного ПО 
общего назначения

Назначение

Примеры программ

1

Текстовые редакторы

для создания и редактирования текста, без какого-либо оформления

Notepad или Блокнот (входит в ОС MS Windows),TextPad

2

Текстовые процессоры

для создания и редактирования текста с оформлением (задание шрифта, размера, цвета текста, выравнивания и др.) и с внедрением таблиц, графиков и формул

MS Word, WordPad (входит в ОС MS Windows)

3

Электронные таблицы

для обработки данных в табличной форме

MS Excel

4

Графические редакторы:

для создания и редактирования изображений

- растровые

для работы с растровыми изображениями

MS Paint (входит в ОС MS Windows), Adobe Photoshop

-векторные

для работы с векотрными изображениями

CorelDRAW, Adobe Illustrator

5

"Просмотрщики"

для просмотра файлов универсальных форматов

5.1

"Просмотрщики" изображений

для просмотра изображений

CDSee, FastStone Image Viewer, FastPictureViewer

5.2

"Просмотрщики" HTML-страниц (браузеры, веб-обозреватели)

для просмотра страниц веб-сайтов

MS Internet Explorer, Mozila Firefox, Google Chrome, Opera, Safari

5.3

"Просмотрщики"медиа контента (медиаплееры, медиапроигрыватели):

для воспроизведения медиа контента

-аудиоплееры

для воспроизведения аудиофайлов

AIMP, Foobar2000, Spider player,MusicBee, Media Monkey

-мультимедиа-центры

для воспроизведения видео- и аудиофайлов

Windows Media Player (WMP, входит в ОС MS Windows), QuickTime Player(входит в ОС Mac OS X), Winamp, VLC media player, Media Player Classic

5.4

"Просмотрщики" flash-контента (Flash-плееры)

для воспроизведения видео и аудиофайлов на веб-сайтах, для игр он-лайн

Adobe Flash Player

5.5

"Просмотрщик" pdf-файлов

для просмотра и печати pdf-файлов 

Adobe Reader

6

Системы управления базами данных (СУБД) настольные (файл-серверные)

для управления созданием и работой с базами данных

MS Access, Paradox

7

Компьютерные игры

для развлечения или обучения

3D-шутер"Кот Леопольд. Учим английский язык"

8

Переводчики

-электронные словари

для перевода отдельных слов

ABBYY Lingvo, МультиЛекс

-переводчики текстов

для перевода текста

ПРОМТ

Прикладное ПО специального (профессионального) назначения - совокупность программ для решения более узких задач и профессиональных задач различных предметных областей (архитектуры, строительства, музыкальной и киноиндустрии)

№п\п

Виды прикладного ПО 
специального назначения

Назначение

Пользователи

Примеры программ

1

Настольные издательские системы

для электронной верстки газет, журналов, книг, буклетов (составление страниц определенного размера из текста и иллюстраций для получения печатной формы)

работники типографий, редакций журналов и газет, издательств, а также работники рекламных агентств

QuarkXPress, Adobe InDesign, Adobe FrameMaker, Corel Ventura, MS Publisher

2

Электронные энциклопедии, учебники, словари, справочники

для получения знаний в определенной сфере

школьники, студенты, научные работники, специалисты различных сфер

"Энциклопедия современной техники. Сстроительство", "Справочник мастера-строителя", "Музыкальный словарь", интерактивный мультимедиа учебник "Органическая химия"

3

Системы автоматизированного перевода (CAT-программы)

для перевода профессиональных текстов с использованием баз знаний предметных областей

профессиональные переводчики

Trados, Deja Vu, Star Transit

4

Серверные СУБД
(клиент-серверные)

для управления созданием и работой с базами данных информационных систем

администраторы баз данных

mySQL, MS SQL Server, Sybase Adaptive Server Enteprise, Oracle Database

5

Редакторы трехмерной (3D) графики

для создания и редактирования трехмерной графики

художники 3D

Autodesk 3ds Max(ранее 3D Studio MAX), Autodesk Maya, Blender, Cinema 4D, ZBrush

6

Видеоредакторы (системы видеомонтажа):

для обработки видеоматериала

-профессиональные

для монтажа фильмов, телепередач

работники кинематографа и телевидения

Adobe Premiere Pro, Grass Valley Ediu, Sony Vegas Pro

-"домашние"

для монтажа "домашних" фильмов 

непрофессионалы

Windows Movie Maker (входит в ОС MS Windows), Corel VideoStudio Pro, Pinnacle Studio

7

Аудиоредакторы (системы аудиомонтажа)

для обработки аудиоматериала

-профессиональные

для записи музыкальных композиций, подготовки фонограмм для радио, озвучивания фильмов,  компьютерных игр, реставрации старых фонограмм

звукорежиссеры на радио, звукозаписывающих студиях, в киноиндустрии

Adobe Audition, Steinberg WaveLab, Sony Sound Forge. Audacity

-"домашние"

для записи любительских музыкальных композиций, для создания собственных рингтонов для мобильных телефонов и др.

непрофессионалы

CyberPower Audio Editing Lab, Akram Audio Editor

8

Нотные редакторы

для создания и редактирования нотного текста с оформлением, а также для проигрывания набранного текста

работники музыкальных издательств, музыкальных учебных заведений, музыкальных театров, филармоний; композиторы, аранжировщики, дирижеры

Finale, Encore, Cakewalk Overture, Sibelius,MuseScore

9

Экспертные системы

для решения задач некоторых предметных областей (заменяет специалиста-эксперта)

работники, занимающиеся диагностикой, конструированием, планированием, управлением

Медицина:MYCIN;
военное дело:ACES;
электроника:ACE;
информатика: CODES,
химия: DENDRAL;
геология:PROSPECTOR
торговля: РЕМОРАМА

10

Системы автоматизированного проектирования (САПР, CAD/CAM/CAE)

для разработки на компьютере чертежей, схем, 3D-моделей, конструкторской и технологической документации

инженеры-конструкторы, архитекторы

Компас, AutoCAD, ZwCAD, nanoCAD Электро, BtoCAD, Стройэкспертиза BASE

11

Геоинформационные системы (ГИС):

-универсальные и специализированные

для создания, редактирования и анализа электронных географических карт, для поиска информации об объектах карты: городах, дорогах, зданиях, улицах, реках, рельефе, , среднегодовой температуре

ГИС-специалисты, ГИС - операторы, инженеры-картографы, геологи, геодезисты, гидрологи,метеорологи

MapInfo, CREDO_DAT, ArcGIS, Arcview, GeoServer, GRASS, gvSIG, Арго, Полигон, Панорама, ГИС Метео

-информационно-справочные

-для просмотра карт города и окрестностей, для поиска организаций, маршрутов транспорта, поиска проезда по городу

непрофессионалы

2ГИС

12

общие системы для различных предприятий и организаций:

-интегрированные системы делопроизводства

для поддержки полного цикла документа в организации: создание документов (документирование), организация движения и учёта документов (документооборот), хранение документов (архивное дело)

делопроизводители (работники, которые отвечают за ведение документации организации)

Дело, LanDocs, Золушка, Гран-Док

-бухгалтерские системы

для ведения бухгалтерского и налогового учета

бухгалтеры

1С:Бухгалтерия

-финансовые аналитические системы

для ведения аналитического учета финансово-хозяйственной деятельности организации (систематизация информации, расчет аналитических показателей и формирование отчетов)

финансовые аналитики

АльтФинансы, Audit Expert, ИНЭКАналитик, ФинЭкАнализ, модуль для MS Office Excel "Excel Financial Analysis"

 


 

Скачано с www.znanio.ru

Математическое обеспечение 1 математическое обеспечение

Математическое обеспечение 1 математическое обеспечение

Большинство статистических задач сводится к задачам линейного программирования

Большинство статистических задач сводится к задачам линейного программирования

Частная система программирования основана на языке конкретной машины и содержит ряд трансляторов и компиляторов, а также стандартные подпрограммы

Частная система программирования основана на языке конкретной машины и содержит ряд трансляторов и компиляторов, а также стандартные подпрограммы

Просмотрщики" HTML-страниц (браузеры, веб-обозреватели)для просмотра страниц веб-сайтов

Просмотрщики" HTML-страниц (браузеры, веб-обозреватели)для просмотра страниц веб-сайтов

Органическая химия" 3

Органическая химия" 3

Экспертные системы для решения задач некоторых предметных областей (заменяет специалиста-эксперта) работники, занимающиеся диагностикой, конструированием, планированием, управлением

Экспертные системы для решения задач некоторых предметных областей (заменяет специалиста-эксперта) работники, занимающиеся диагностикой, конструированием, планированием, управлением
Скачать файл