Объясните почему операционная система файловая система и система программирования это именно системы
1. Объясните, что такое управление.
2. Как связана информация с управлением?
3. Какая наука изучает общие закономерности процессов управления и передачи информации? Кто считается её основоположником?
4. Что такое система? Чем она отличается от группы объектов? Приведите примеры.
5. Что такое подсистема?
6. Всякий ли объект можно считать системой? Почему?
7. Как вы думаете, можно ли назвать русский язык системой? Обоснуйте ваш ответ.
8. Объясните, почему операционная система, файловая система и система программирования - это именно системы?
9. Что такое системный подход?
10. Чем различаются естественные и искусственные системы?
11. Чем различаются понятия «компонент системы», «элемент системы» и «подсистема»? Приведите примеры.
12. Что такое надсистема? Почему цель для системы всегда задает надсистема? Приведите примеры.
13. Что такое система управления? Какие элементы в ней всегда есть?
14. Что такое обратная связь? Зачем она нужна?
15. От чего зависят свойства системы?
16. Приведите примеры разомкнутых систем. В чём их достоинства и недостатки?
17. Почему разомкнутые системы не используют в ответственных случаях?
18. Почему разомкнутые системы всё же используются, несмотря на их недостатки?
19. Перечислите достоинства и недостатки замкнутых систем.
20. Приведите примеры управления с обратной связью из разных областей, из вашей жизни.
21. Что такое отрицательная обратная связь?
22. Когда используют положительные обратные связи?
23. Чем различаются автоматические и автоматизированные системы?
24. Что такое адаптивные системы? Приведите примеры.
а) «Вклад Н. Винера в науку»
б) «Системы управления в природе»
в) «Системы управления в обществе»
г) «Отрицательная и положительная обратная связь»
д) «Что такое адаптивная система?»
Следующая страница §5. Информационное общество
Cкачать материалы урока
Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.
§ 4. Информация и управление
1. Объясните, что такое управление.
2. Как связана информация с управлением?
3. Какая наука изучает общие закономерности процессов управления и передачи информации? Кто считается её основоположником?
4. Что такое система? Чем она отличается от группы объектов? Приведите примеры.
5. Что такое подсистема?
6. Всякий ли объект можно считать системой? Почему?
7. Как вы думаете, можно ли назвать русский язык системой? Обоснуйте ваш ответ.
8. Объясните, почему операционная система, файловая система и система программирования — это именно системы?
9. Что такое системный подход?
10. Чем различаются естественные и искусственные системы?
11. Чем различаются понятия «компонент системы», «элемент системы» и «подсистема»? Приведите примеры.
12. Что такое надсистема? Почему цель для системы всегда задает надсистема? Приведите примеры.
13. Что такое система управления? Какие элементы в ней всегда есть?
14. Что такое обратная связь? Зачем она нужна?
15. От чего зависят свойства системы?
16. Приведите примеры разомкнутых систем. В чём их достоинства и недостатки?
17. Почему разомкнутые системы не используют в ответственных случаях?
18. Почему разомкнутые системы всё же используются, несмотря на их недостатки?
19. Перечислите достоинства и недостатки замкнутых систем.
20. Приведите примеры управления с обратной связью из разных областей, из вашей жизни.
21. Что такое отрицательная обратная связь?
22. Когда используют положительные обратные связи?
23. Чем различаются автоматические и автоматизированные системы?
24. Что такое адаптивные системы? Приведите примеры.
а) «Вклад Н. Винера в науку»
б) «Системы управления в природе»
в) «Системы управления в обществе»
г) «Отрицательная и положительная обратная связь»
д) «Что такое адаптивная система?»
Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.
Информатика. 10 класса. Босова Л.Л. Оглавление
§9. Файловая система компьютера
9.1. Файлы и каталоги
Из курса информатики основной школы вам известно, что файл — это поименованная совокупность данных определённого размера, размещаемая на внешних устройствах (носителях информации) и рассматриваемая в процессе обработки как единое целое.
Файл характеризуется набором параметров (имя, размер, дата создания, дата последней модификации) и атрибутами, используемыми операционной системой для его обработки (архивный, системный, скрытый, только для чтения). Размер файла выражается в байтах.
На каждом компьютерном носителе информации (жёстком, оптическом диске или флеш-памяти) может храниться большое количество файлов. Для удобства поиска информации файлы по определённым признакам объединяют в группы, называемые каталогами или папками.
Каталог (папка) — это поименованная совокупность файлов и подкаталогов (вложенных каталогов). Можно сказать, что каталог — это тоже файл, но только содержащий в себе информацию о заключённых в него файлах. Правда папки можно создавать средствами операционной системы, а вот для создания большинства типов файлов понадобится использование прикладного программного обеспечения.
9.2. Функции файловой системы
Работу пользователя с файлами обеспечивает подсистема ОС, называемая файловой системой.
Файловая система — это часть ОС, определяющая способ организации, хранения и именования данных на носителе информации.
Современные файловые системы решают следующие задачи:
• определяют правила построения имён файлов и каталогов;
• поддерживают программный интерфейс работы с файлами для приложений (предоставляют приложениям функции для работы с файлами);
• определяют порядок размещения файлов на диске;
• обеспечивают защиту данных в случае сбоев и ошибок;
• обеспечивают установку прав доступа к данным для каждого конкретного пользователя;
• обеспечивают совместную работу с файлами (если один пользователь открыл файл, то для остальных устанавливается режим «только чтение»).
Рассмотрим некоторые из этих функций более подробно.
Правила построения имён файлов и каталогов. Файловые системы современных ОС допускают использование имён длиной до 255 символов, причём в них можно использовать буквы национальных алфавитов и пробелы.
В ОС Windows в имени файла запрещено использование следующих символов: \, /, :, *, ?,, |. В Linux эти символы, кроме /, допустимы, хотя использовать их следует с осторожностью, т. к. некоторые из них могут иметь специальный смысл, а также из соображений совместимости с другими ОС.
Операционная система Linux, в отличие от Windows, различает строчные и прописные буквы в имени файла, например: FILE.txt, file.txt и FiLe.txt — это в Linux три разных файла.
Порядок размещения файлов на диске. Файл, представляемый нами как единое целое, на самом деле может быть разбросан «кусочками» по всему диску. Минимальный размер такого «кусочка» (кластера, блока) — от 512 байт до 64 Кбайт в зависимости от используемой файловой системы. При размещении на диске каждому файлу отводится целое число кластеров. Например, на файл размером 65 Кбайт будет отведено два кластера по 64 Кбайта, при этом второй кластер будет считаться занятым, хотя фактически значительная его часть использоваться не будет.
Использование кластеров больших размеров обеспечивает следующие преимущества:
1) повышается скорость чтения/записи файлов, имеющих большие размеры;
2) увеличивается максимальный объём диска, который поддерживает файловая система.
Как вы можете это объяснить?
Почему в файловой системе с большими кластерами (блоками) невыгодно хранить маленькие файлы? К чему это может привести?
Защита данных в случае сбоев и ошибок. Эта функция обеспечивается за счёт журналирования, суть которого состоит в следующем. Перед началом выполнения операций с файлами ОС записывает (сохраняет) список действий, которые она будет проводить с файловой системой.
Эти записи хранятся в отдельной части файловой системы, называемой журналом. Как только изменения файловой системы внесены в журнал, она применяет эти изменения к файлам, после чего удаляет эти записи из журнала. Если во время выполнения операций с файлами произошёл сбой, то по записям в журнале можно определить пострадавшие файлы и восстановить их.
9.3. Файловые структуры
Совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними называют файловой структурой диска. Первоначально файловые системы поддерживали только одноуровневые файловые структуры: все файлы хранились в одном каталоге.
Для хранения большого (сотни и тысячи) количества файлов используются иерархические (многоуровневые) файловые структуры: файлы группируются в каталоги, каталоги могут группироваться в каталоги более высокого уровня.
Пользователь, объединяя по собственному усмотрению файлы в каталоги, может создать удобную для себя систему хранения информации.
Графическое изображение иерархической файловой структуры называется деревом. Древовидные иерархические структуры можно изображать вертикально и горизонтально (рис. 2.10).
Чтобы обратиться к нужному файлу (каталогу), хранящемуся на некотором диске, можно указать путь (адрес каталога) — набор символов, показывающий расположение файла в файловой системе.
Рис. 2.10. Типовая древовидная иерархическая структура, принятая в Windows
Полное имя файла — запись пути к файлу, завершаемая именем файла.
Е:\Документы\Задачи — путь к файлу Расчёты.xlsx;
Е:\Документы\Задачи\Расчёты.xlsx — полное имя файла Расчёты.xlsx.
Для того чтобы «добраться» до нужного файла в многоуровневой файловой структуре, пользователю совсем не обязательно перемещаться по каталогам, образующим путь к файлу. Современные операционные системы имеют специальные инструменты, позволяющие достаточно быстро находить нужные файлы даже в том случае, когда точно не известно их расположение. Если пользователь знает только некоторую часть имени файла (например, он знает, что в имени файла обязательно должна быть цифра 7), то для его поиска можно воспользоваться маской имени файла.
Маска имени файла — последовательность букв, цифр и других допустимых в именах файлов символов, а также символов «?» и «*», определяющая те или иные требования к имени файла.
Символ «?» (вопросительный знак) означает, что на его месте в имени файла должен быть ровно один произвольный символ. Символ «*» (звёздочка) означает, что на его месте в имени файла может быть последовательность любых символов произвольной длины, в том числе «*» может задавать и пустую последовательность.
Рассмотрим несколько примеров масок:
• маске *.* соответствуют абсолютно все файлы, поскольку набор произвольных символов указывается как для имени, так и для расширения файла;
• маске *.трЗ соответствуют все аудиозаписи формата mp3;
• маска info.* позволит отобрать файлы всех типов с именем info;
• маске info*.* будут соответствовать все файлы, начинающиеся с info;
• маске *info.* будут соответствовать все файлы, имена которых заканчиваются на info;
• маска . * позволит отобрать все файлы с трёхбуквенными именами;
• маске info. * будут соответствовать все файлы, имена которых состоят из шести символов и начинаются с info;
• маска info??*.* позволяет найти все файлы, имена которых начинаются с info и содержат шесть и более символов.
Подумайте, какая из трёх следующих масок позволит отобрать больше всего файлов:
Пример. В каталоге находится 6 файлов:
motors.dat;
torsten.docx;
motors.doc;
victoria.docx;
storch.doc;
x_torero.doc.
С помощью маски из них была отобрана следующая группа файлов:
motors.doc;
storch.doc;
victoria.docx;
x_torero.doc.
Какая из следующих масок была при этом использована?
1) *tor?*.d*;
2) ?tor*.doc;
3) *?tor?*.do*;
4) *tor?.doc*.
Выясним, какие группы файлов позволит выбрать каждая из масок. Результаты анализа представим в таблице:
Здесь мы серым цветом выделили строки, соответствующие файлам, которые должны быть отобраны.
Если файл соответствует маске, то в ячейке, находящейся на пересечении строки с именем файла и столбца с именем маски, будем ставить « + », в противном случае — «-».
В столбце искомой маски, знаки «+» должны соответствовать отобранным файлам, знаки «—» — всем прочим.
Анализируя маску *tor?*.d*, ставим знак «+» в ячейку, соответствующую файлу motors.dat. Данная маска позволяет отобрать файл, который не входит в интересующую нас группу, следовательно, она не может обеспечить отбор нужных файлов. Дальнейшее рассмотрение этой маски можно прекратить.
Маска ?tor*.doc не позволит отобрать файл motors.dat, но она же не позволит отобрать и подлежащий отбору файл motors.doc. Следовательно, дальнейшее рассмотрение этой маски можно прекратить.
Маска *?tor?*.do* позволяет отобрать только те файлы, которые нам нужны. Её можно использовать для решения задачи.
Но, возможно, задача имеет не одно решение. Проверяем маску *tor?.doc*. Она не позволит нам отобрать файл storch.doc.
Итак, решением задачи может быть только третья маска (*?tor?*.do*).
САМОЕ ГЛАВНОЕ
Файл — это поименованная совокупность данных определённого размера, размещаемая на внешних устройствах (носителях информации) и рассматриваемая в процессе обработки как единое целое.
Каталог (папка) — это поименованная совокупность файлов и подкаталогов (вложенных каталогов).
Файловая система — это часть ОС, определяющая способ организации, хранения и именования данных на носителе информации.
Для того чтобы «добраться» до нужного файла в многоуровневой файловой структуре, пользователь может перемещаться по каталогам, образующим путь к файлу. Кроме того, можно воспользоваться поиском по маске имени файла.
Вопросы и задания
1. Что такое файл? Что такое каталог?
2. Согласны ли вы с тем, что каталог — это файл? Обоснуйте свою точку зрения.
3. Что такое файловая система? Какие задачи она решает?
4. Что такое кластер?
5. На рисунке изображён логический диск, разделённый на кластеры. Размер каждого кластера составляет 16 Кбайт. Используемые кластеры — серые, свободные кластеры — белые.
На диск требуется записать файлы: файл А размером 20 Кбайт, затем файл В размером 30 Кбайт, затем файл С размером 65 Кбайт, и наконец — файл D размером 60 Кбайт.
Операционная система для хранения каждого файла пытается искать смежные (соседние) свободные кластеры, чтобы избежать фрагментации файла — рассеивания содержимого файла по диску, приводящего к уменьшению производительности.
В какие кластеры может быть записано содержимое файлов при соблюдении этого условия?
6. В Windows существует три возможных варианта файловой системы: NTFS, FAT32 и редко используемая устаревшая система FAT (также известная как FAT 16). Найдите в Интернете информацию об этих файловых системах. Какая из них является предпочтительной файловой системой для Windows 8?
7. Перемещаясь из одного каталога в другой, пользователь последовательно посетил каталоги Байкал, Путешествия, Фото, Е:, Документы, География, Карты, География, Изображения. При каждом перемещении пользователь либо спускался в каталог на уровень ниже, либо поднимался на уровень выше. В каталоге, из которого были начаты перемещения, пользователь скопировал файл 1245.jpg. Этот файл он вставил в каталог, в котором оказался в результате своих перемещений, переименовав его в Листвянка.jpg. Укажите полные имена файлов 1245.jpg и Листвянка.jpg.
8. Определите, какое из следующих имён файлов удовлетворяет маске ?ba*r.?xt.
1) bar.txt; 2) obar.txt; 3) obar.xt; 4) barr.txt.
9. В каталоге находится 6 файлов:
chifera.dat;
deLafer.doc;
chifera.doc;
oferta.doc;
ferrum.doc;
tokoferol.doc.
Определите, с помощью какой маски из каталога будет отобрано ровно три файла.
1) *fer?*.d*;
2) ?fer*.doc;
3) *?fer*?.do*;
4) *fer?.doc.
Дополнительные материалы к главе смотрите в авторской мастерской.
1. Объясните, что такое управление.
2. Как связана информация с управлением?
3. Какая наука изучает общие закономерности процессов управления и передачи информации? Кто считается её основоположником?
4. Что такое система? Чем она отличается от группы объектов? Приведите примеры.
5. Что такое подсистема?
6. Всякий ли объект можно считать системой? Почему?
7. Как вы думаете, можно ли назвать русский язык системой? Обоснуйте ваш ответ.
8. Объясните, почему операционная система, файловая система и система программирования - это именно системы?
9. Что такое системный подход?
10. Чем различаются естественные и искусственные системы?
11. Чем различаются понятия «компонент системы», «элемент системы» и «подсистема»? Приведите примеры.
12. Что такое надсистема? Почему цель для системы всегда задает надсистема? Приведите примеры.
13. Что такое система управления? Какие элементы в ней всегда есть?
14. Что такое обратная связь? Зачем она нужна?
15. От чего зависят свойства системы?
16. Приведите примеры разомкнутых систем. В чём их достоинства и недостатки?
17. Почему разомкнутые системы не используют в ответственных случаях?
18. Почему разомкнутые системы всё же используются, несмотря на их недостатки?
19. Перечислите достоинства и недостатки замкнутых систем.
20. Приведите примеры управления с обратной связью из разных областей, из вашей жизни.
21. Что такое отрицательная обратная связь?
22. Когда используют положительные обратные связи?
23. Чем различаются автоматические и автоматизированные системы?
24. Что такое адаптивные системы? Приведите примеры.
а) «Вклад Н. Винера в науку»
б) «Системы управления в природе»
в) «Системы управления в обществе»
г) «Отрицательная и положительная обратная связь»
д) «Что такое адаптивная система?»
Следующая страница §5. Информационное общество
Cкачать материалы урока
Человек с древних времён хотел использовать предметы и силы природы в своих целях, т. е. управлять ими. В середине XX века учёные поняли, что управление неразрывно связано с информацией и информационными процессами. В 1948 г. появилась книга американского математика Норберта Винера «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине», с которой началось развитие новой науки — кибернетики.
Кибернетика (от греч. κυβερνηιής — кормчий, рулевой) — это наука, изучающая общие закономерности процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе.
Основная идея Винера состояла в том, что управление в любых системах — технических, биологических, общественных — определяется одними и теми же законами и тесно связано с обменом информацией. Понятие «система» вам знакомо на «бытовом» уровне, теперь мы определим его более строго.
Что такое система?
Представьте себе, что человек, у которого болит голова, приходит к врачу. Врач может реагировать на его жалобу двумя способами:
• Просто дать обезболивающее;
• попытаться выяснить причину головной боли и лечить именно заболевший орган.
В первом случае врач применил простейшую модель: если болит голова, нужно дать таблетку, чтобы она не болела. Во втором варианте врач понимает, что головная боль вызвана какой-то другой болезнью в организме, и лечить нужно именно её. Он рассматривает человека как единое целое как систему, т. е. использует системный подход.
Система (от греч. σύστημα — составленный) — это группа объектов и связей между ними, выделенных из среды и рассматриваемых как одно целое (рис. 1.10).
Системный подход состоит в том, что объект исследования рассматривается как система с учётом всех взаимосвязей между её частями.
Системой можно назвать организм животного и человека, автомобиль, компьютер, семью, общество, и вообще любой достаточно сложный объект, который можно разбить на части. В курсе информатики вы познакомились с понятиями «операционная система», «файловая система», «система программировани я».
Различают естественные (природные) системы и искусственные системы (созданные человеком). Любая искусственная система создана с определённой целью, например русский язык — для общения, дом — для жилья, поезд — для перевозки пассажиров и грузов.
Объекты, из которых строится система, называют её компонентами. За счёт связей между частями система обладает особыми свойствами, которых нет ни у одного отдельного компонента. Системный эффект состоит в том, что свойства системы нельзя свести к «сумме» свойств её компонентов. Например, скопление клеток — это не живой организм; процессор, память и устройства ввода и вывода, не связанные между собой, — это не компьютер. Все компоненты самолёта тяжелее воздуха, т. е. каждый из них стремится упасть на землю, однако составленная из них система (самолёт) летает.
Одни и те же элементы, связанные по-разному, могут представлять собой совершенно разные системы. Алмаз (самое твёрдое вещество) и графит (из которого делают грифели карандашей) состоят из одних и тех же атомов углерода, но эти вещества имеют разные кристаллические решётки, поэтому обладают разными свойствами.
Если в компоненте системы можно выделить отдельные части и связи между ними , он называется подсистемой (системой более низкого уровня). Как правило, для каждой системы существует надсистема — система более высокого уровня. Например, процессор — это подсистема в составе компьютера (он состоит из нескольких взаимосвязанных узлов), а сам компьютер — подсистема в составе компьютерной сети (надсистемы).
Цель работы системы задаётся надсистемой.
Например, автомобиль служит для того, чтобы перевозить людей и грузы, цех выполняет задание директора завода, вы учитесь для того, чтобы быть готовыми к жизни после школы и т. д.
Простейшие компоненты системы, которые в данной задаче (!) нет смысла «разбирать» на части, называются её элементами. Например, винтик в составе машины можно считать элементом системы. Однако, с точки зрения химии, металл состоит из атомов, связанных в кристаллическую решетку, поэтому при изучении строения вещества тот же «винтик» можно считать системой. На рисунке 1.11 система S состоит из двух подсистем S 1 и S 2 , а также элементов Г и Д.
В результате развития системного подхода в середине XX века появилось новое научное направление — системный анализ . Задача системного анализа - изучение сложных систем (техниче ских, биологических, экономических, социальных) на основе теории управления и теории информации.
Системы управления
Во многих системах взаимодействие между подсистемами можно рассматривать как управление. Такие системы (их называют системами управления ) всегда содержат управляющий объект (в теории управления его называют регулятором) и управляемый объект (просто «объект»). Цель управления чаще всего задаётся извне, т. е. регулятор является только исполнителем. Например, водитель служебной машины никогда не решает сам, куда везти своего начальника.
Регулятор действует на объект (управляет им) так, чтобы цель была достигнута (рис. 1.12).
Управление (управляющее воздействие) — это сигнал, который поступает от регулятора к объекту. Это значит, что при управлении передается информация.
На приведённой схеме (см. рис. 1.12) регулятор не получает никакой информации о состоянии объекта, т. е. действует «вслепую ». Такие простейшие системы управления называют разомкнутыми , в них информация идет только в одну сторону, от регулятора к объекту. Приведём некоторые примеры разомкнутых систем:
• светофор (выдает вам световой сигнал, но не получает информации о вас);
• табло на вокзале или аэропорту;
• процессор выставляет данные для записи в ОЗУ на шину, ждет некоторое время и затем, без всякого подтверждения от ОЗУ, продолжает работу (считается, что ОЗУ работает надежно и за это время данные всегда записываются);
• начальник отдает приказания, но не проверяет их выполнение.
Разомкнутые системы используются в двух случаях. Во-первых, когда регулятору всё равно, реагирует ли объект на управление (светофор, табло). Во-вторых, когда регулятор настолько хорошо знает объект (имеет точную модель объекта), что уверен в выполнении своих команд. Например, начальник, уверенный в исполнительности своих подчинённых, может позволить себе (иногда) не контролировать их.
Достоинство разомкнутых систем — в их простоте. Например, во многих случаях частоту вращения электродвигателя регулируют простым реостатом, при этом не нужно ставить сложный и дорогостоящий датчик частоты вращения.
В ответственных случаях разомкнутые системы лучше не применять, потому что они имеют серьезные недостатки:
• для достижения цели регулятор должен иметь точную мо дель объекта; на практике такая модель чаще всего неиз вестна;
• на объект всегда действует внешняя среда, и из-за этого воздействия свойства объекта могут непредсказуемо менять ся; регулятор в разомкнутой системе не получает об этом никакой информации.
Даже очень исполнительные работники могут в какой-то момент «схалтурить» из-за личных переживаний или неурядиц. Поэтому в разомкнутых системах чаще всего нельзя гарантированно достичь цели управления, т. е. решить поставленную задачу.
Для достижения цели регулятор должен получать информацию от объекта. Этот канал передачи информации называют обратной связью , потому что по нему информация передаётся (с помощью датчиков) в обратном направлении, от объекта к регулятору (рис. 1.13).
Системы с обратной связью называют замкнутыми системами управления, потому что информация передаётся по замкнутому контуру, циклически.
Задача регулятора — сравнить поставленную цель и реальное состояние объекта, а потом выдать нужный управляющий сигнал. Если цель достигнута, как правило, сигнал управления больше не изменяется.
Например, регулировщик, управляющий движением на перекрёстке, использует обратную связь. Он оценивает (с помощью глаз-датчиков) количество машин, движущихся в разных направлениях, и «открывает» то или другое направление. Человек управляет лучше, чем светофор, потому что учитывает реальную обстановку, которая может изменяться непредсказуемо.
Чаще всего реальные системы управления (в природе, технике, обществе) — это замкнутые системы. Они обладают несомненными достоинствами:
• могут решать задачу даже тогда, когда модель объекта неточна или свойства объекта изменяются во времени;
• позволяют учитывать случайные воздействия внешней среды.
За это приходится расплачиваться усложнением системы — нужны датчики, которые передают информацию от объекта.
Представьте себе, что в тёмной комнате упала на пол пуговица, и вы не слышали, как она стукнулась. Сказать точно, где лежит пуговица, не сходя с места, невозможно, потому что вы этого не знаете (модель неточна). Вы можете попробовать искать её на ощупь (используя обратную связь — осязание). Если и это не получается, можно включить свет (зрительная обратная связь даёт больше информации), и тогда пуговица точно будет найдена (если она, конечно, там есть). В этом примере датчиками служат наши органы чувств.
Системы с обратной связью широко используются в технике. Это, например, автопилоты на самолётах и судах, регуляторы частоты вращения турбин, роботы, оборудованные датчиками (в том числе устройствами «компьютерного зрения»).
Обратная связь, при которой регулятор стремится уменьшить разницу между заданной целью и фактическим состоянием объекта, называется отрицательной.
Если нужно быстро перевести объект из одного состояния в другое, иногда применяют положительную обратную связь, при которой регулятор стремится увеличить разницу между заданным значением и сигналом обратной связи. Часто в этом случае система переходит в колебательный режим, поэтому положительная обратная связь используется в генераторах колебаний. Другой пример положительной обратной связи — цепные реакции в химии и физике (горение, взрыв, ядерные реакции).
Системы управления делятся на автоматические и автоматизирован ные. Автоматические системы работают без участия человека, например автопилот. В автоматизированн ых системах сбор и предварительную обработку информации выполняет компьютер, а решение по поводу управления принимает человек.
Многие системы умеют « подстраиваться» под изменения внешних условий или изменение свойств объекта управления. Они называются адаптивными . Классическая адаптивная система — глаз человека, который изменяет диаметр зрачка в зависимости от освещённости. В технических системах адаптивные регуляторы могут управлять объектом, модель которого очень плохо известна или меняется. Они параллельно решают две задачи — управляют и уточняют имеющуюся модель, что, в свою очередь, позволяет улучшить управление.
Вопросы и задания
1. Объясните, что такое управление.
2. Как связана информация с управлением?
3. Какая наука изучает общие закономерности процессов управления и передачи информации? Кто считается её основоположником?
4. Что такое система? Чем она отличается от группы объектов? Приведите примеры.
5. Что такое подсистема?
6. Всякий ли объект можно считать системой? Почему?
7. Как вы думаете, можно ли назвать русский язык системой? Обоснуйте ваш ответ.
8. Объясните, почему операционная система, файловая система и система программирования - это именно системы?
9. Что такое системный подход?
10. Чем различаются естественные и искусственные системы?
11. Чем различаются понятия «компонент системы», «элемент системы» и «подсистема»? Приведите примеры.
12. Что такое надсистема? Почему цель для системы всегда задает надсистема? Приведите примеры.
13. Что такое система управления? Какие элементы в ней всегда есть?
14. Что такое обратная связь? Зачем она нужна?
15. От чего зависят свойства системы?
16. Приведите примеры разомкнутых систем. В чем их достоинства и недостатки?
17. Почему разомкнутые системы не используют в ответственных случаях?
18. Почему разомкнутые системы все же используются, несмотря на их недостатки?
19. Перечислите достоинства и недостатки замкнутых систем.
20. Приведите примеры управления с обратной связью из разных областей, из вашей жизни.
21. Что такое отрицательная обратная связь?
22. Когда используют положительные обратные связи?
23. Чем различаются автоматические и автоматизированные системы?
Читайте также: