Нежелательные входы и выходы черного ящика автомобиль

Проверил: В. Е. Мосьяков

Российский Государственный Торгово-Экономический Университет

Факультет Информационных Технологий

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТИПиС»

ТЕМА:Построение модели «черный ящик»

Выполнил:студент уч. группы ФИТ 22 Семёнов Антон

Проверил: В. Е. Мосьяков

Вариант №5. Видеокарта

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Изучите теоретическую часть данной лабораторной работы.

2. По названию и назначению заданной системы определите ее главную и основные дополнительные цели.

Главной целью системы «Видеокарта» является обработка графической информации и дальнейшая её передача на устройство вывода визуальной информации.

Основные дополнительные цели: обработка физических данных (в последних моделях видеокарт), обеспечение мультимониторинговой работы, обработка видео-данных (кодирование мультимедиа файлов).

3. В соответствии с назначением и целями системы определите существенные связи системы с объектами окружающей среды.

Система «видеокарта» связана с системой «компьютер», которая напрямую связана с человеком.

4. Определите и опишите существенные входы и выходы системы.

В качестве входа системы выступают графические интерфейсы материнской платы – PCI-Express или AGP, а также дополнительные разъемы питания 5V.

В качестве выхода системы используются порты для вывода визуальной информации, например, DVI, VGA, S-Video, TV-Out, D-sub и прочие. Помимо этого выходом также считается передача информации обратно процессору с помощью графических интерфейсов материнской платы AGP или PCI-Express.

Входы и выходы на различных видеокартах могут встречаться в различных сочетаниях.

Далее, представив себе условия эксплуатации видеокарт можно добавить следующие входы: механические удары, пыль, электромагнитное излучение.

Требования к данной системе могут быть следующие: достаточная прочность, пыленепроницаемость, соответствие санитарным нормам, устойчивость к перепадам напряжения, совместимость с различными интерфейсами материнских плат (и как следствие, соответствие с многими компьютерными моделями).

5. Постройте графическую модель «черный ящик», заданной системы.

Пыль Вывод информации на мониторы(ы)

Электричество Использование в различных компьютерах

Электромагнитное излучение Соответствие санитарным нормам

Механические удары Прочность, пыленепроницаемость

Графическая и физическая информ. Графическая и физическая информ.

Рисунок 1 – Графическая модель «черный ящик» системы «видеокарта»

6. Перечислите нежелательные входы и выходы системы.

— повышенный уровень электромагнитного излучения

— отсутствие какой-либо из комплектующих

— неправильная обработка информации

— несоответствие качества цене

7. Установите основные способы устранения возможных недостатков

Способы устранения возможных недостатков системы «мобильный телефон»:

— для продолжения работы устройства необходимо использовать стандарты обработки физиковизуальной информации;

— разумное проведение маркетинговой политики.

Контрольные вопросы для проверки знаний

Источник

Модель «черного ящика»

Модель «черного ящика» является простейшим отображением реальной системы (некоторого фрагмента реального мира), в котором полностью отсутствуют сведения о внутреннем содержании этого фрагмента, а задаются только входные и выходные связи системы со средой (рис.

Рис. 6.1. Модель «черного ящика»

Например, при исследовании элементарных частиц, изучении влияния лекарства на живой организм, определении последствий воздействия человека на природу, анализе возможностей влияния на экономическое развитие суверенного государства и т.д. мы лишены возможности прямого вмешательства в исследуемую систему и иначе чем через фиксацию ее· взаимодействия с внешней средой по входам и выходам не сможем составить представление о системе, процессе или явлении.

Бросающаяся в глаза внешняя простота модели «черного ящика» очень обманчива. Кажется, просто перечисли входы-выходы системы — и модель готова. Но как только это потребуется сделать для конкретной системы, исследователь сталкивается с множеством трудностей. Проиллюстрируем это на примере.

Пример. Попробуем перечислить входы-выходы системы «легковой автомобиль».

Поскольку целевое назначение автомобиля заключается в перемещении его владельца в пространстве (хотя не исключены и побочные цели — автомобиль как признак успешности, престижа, элемент роскоши и т.д.), с входом в систему необходимо увязать все воздействия, подталкивающие ее к цели. Поэтому очевидно, что в качестве входов в первую очередь следует выделить те элементы, посредством которых осуществляется управление автомобилем во время движения:

• рычаг переключения передач;

• переключатель освещения дороги;

• ручку ручного тормоза;

Затем, учитывая, что двигаться может только исправный и заправленный автомобиль, в список входов включим элементы, посредством которых осуществляются регулировка и заправка автомобиля в стационарных условиях:

• регулировочные винты схода-развала;

• ручку регулировки интенсивности освещения;

• отверстия для подкачки колес;

• отверстия для заливки стеклоочистителя.

Нельзя не учитывать входы автомобиля в буквальном смысле слова:

• крышку заправочного отверстия.

Следует зафиксировать и элементы, посредством которых поступает информация водителю и пассажирам:

• лобовое; заднее и боковые стекла;

• зеркала заднего вида;

• сигнализацию критического приближения к препятствию при заднем ходе;

• индикатор скорости (спидометр);

• индикатор уровня масла в картере двигателя;

• индикатор температуры двигателя;

Не следует, наверно, забывать и о входах, обеспечивающих комфорт водителя и пассажиров:

• кнопках радиоприемника (телевизора, дисковода);

• источнике приятного запаха.

Не последнюю роль в движении автомобиля играет поверхность, по которой он движется: по-разному приходится действовать водителю при езде по асфальту, песку, гололеду, ухабам и заболоченной местности. Следовательно, необходимо добавить к списку входов:

• механическое воздействие грунта на колеса;

• аэродинамическое сопротивление воздуха.

Нельзя пренебречь и средствами безопасности, которыми оборудован современный автомобиль:

• знаком аварийной остановки;

А разве не влияют на автомобиль:

• электрические и магнитные поля;

• гравитационное поле Земли;

Приведенный список входов системы «автомобиль» далеко не исчерпан и при желании может быть продолжен.

То же самое можно продемонстрировать, перечисляя выходы этой системы.

Принимая во внимание, что сформулированная таким образом цель относится ко всем автомобилям, в конкретизацию цели внесем следующие добавления:

• наличие салона для четырех пассажиров;

Далее, представив себе условия эксплуатации автомобиля, можем добавить:

• герметичность салона (пыле- и влагонепроницаемость);

Можно еще расширить круг требований к автомобилю, включив в него некоторые маркетинговые характеристики:

• соответствие цены покупательной способности потенциальных потребителей;

• соответствие климатическим условиям конкретного территориального рынка;

• соответствие «духу времени» и т.д. ♦

Рассмотренный пример свидетельствует о том, что построение модели «черного ящика» не является тривиальной задачей, так как на вопрос, сколько входов-выходов следует включать в модель и какие именно, ответ непрост и не всегда однозначен.

Главной причиной множественности входов и выходов в модели «черного ящика» является то, что всякая реальная система взаимодействует с объектами окружающей среды неограниченным числом способов. Занимаясь построением модели «черного ящика», системный аналитик из этого бесчисленного множества связей отбирает конечное их число для включения в списки входов и выходов. Критерием отбора при этом является целевое назначение модели. То, что существенно и важно для достижения цели, включается в модель, то, что несущественно или не важно, — не включается.

Именно здесь, на этапе отбора существенных характеристик системы для включения в модель, возможны ошибки. Тот факт, что мы не учитываем в модели (исключаем из рассмотрения) некоторые связи, не лишает их реальности. Они все равно существуют и оказывают воздействие на исследуемую систему. Нередко оказывается, что казавшийся несущественным или неизвестный для нас фактор на самом деле является важным и должен учитываться в модели.

На ранних стадиях исследования системы иногда затруднительно определить, относится обнаруженная связь со средой к входам или к выходам. В первую очередь это касается исследования причинно-следственных связей между процессами, протекающими в системе, когда трудно определить, что есть причина, а что — следствие (или, возможно, и то, и другое являются следствием ненаблюдаемой причины). В таких случаях иногда полезно рассмотреть две конкурирующие модели «черного ящика», в одной из которых эта связь причислена к входам, а в другой — к выходам.

Но простота модели «черного ящика» обманчива. Всегда существует опасность неполноты перечней входов и выходов как вследствие того, что важные из них могут показаться несущественными, так и в силу неизвестности некоторых из них в момент построения модели.

Источник

Лабораторная работа №1. Построение модели «черный ящик»

УДК 519.95.01

© Л.П. Пилиневич, Н.А. Гулякина, А.Н. Яцук,

ISBN

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа №3. Построение модели структуры системы

Цель работы: освоить процесс построения модели структуры системы.

3.1 Теоретические сведения

Несмотря на полезность моделей «черный ящик» и состава системы, существуют проблемы, решить которые с помощью таких моделей нельзя. Например, чтобы получить велосипед, недостаточно иметь отдельные его детали (хотя состав системы налицо). Необходимо еще правильно соединить все детали между собой, или, говоря обще, установить между элементами определенные связи – отношения. Совокупность необходимых и достаточных для достижения цели отношений между элементами называется структурой системы. Связь, с точки зрения структуры системы, формирует эту самую структуру. С точки зрения функционирования системы, она преобразует выход одного компонента во вход другого. Основное ее отличие от компонента заключается в том это преобразование тривиально. То есть, если компонент изменяет поток, то связь его существенно не изменяет. В зависимости от задачи один и тот же объект можно моделировать как компонент, а можно – как связь. Как и входы, и выходы, связи могут быть пространственными (структурными) и временными (причинно-следственными). Структурные связи бывают статическими (энергия, масса или информация, заполняющая связь, не перемещается от одного компонента к другому) и динамическими (от одного компонента к другому идет поток энергии, массы или информации). Статическая связь может переходить в динамическую и наоборот.

Перечень связей между элементами (т.е. структура системы) является отвлеченной, абстрактной моделью: установлены только отношения между элементами, но не рассмотрены сами элементы. Хотя на практике безотносительно к элементам говорить о связях можно лишь после того, как отдельно рассмотрены сами элементы (т.е. рассмотрена модель состава), теоретически модель структуры можно изучать отдельно. Бесконечность природы проявляется и в том, что между реальными объектами, вовлеченными в систему, имеется невообразимое (может быть, бесчисленное) количество отношений. Однако, когда рассматриваем некоторую совокупность объектов как систему, то из всех отношений важными, т.е. существенными для достижения цели, являются лишь некоторые. Точнее, в модель структуры (т.е. в список отношений) мы включаем только конечное число связей, которые, по нашему мнению, существенны по отношению к рассматриваемой цели. Модель структуры системы отображает связи между компонентами модели ее состава, т.е. совокупность связанных между собой моделей «черного ящика» для каждой из частей системы. Поэтому трудности построения модели структуры те же, что и для построения модели «черного ящика».

3.2 Пример выполнения работы

Пример построения модели структуры системы » автомобиль». Главной целью данной системы является перемещение на расстояния людей или грузов в заданном направлении. Исходя из главной цели системы, выделим попарно основные узлы и связи между ними. Модель структуры системы «автомобиль» можно представить в виде таблицы (см. табл. 3.1).

Таблица 3.1 – Модель структуры системы «автомобиль».

3.3 Порядок выполнения лабораторной работы

1. Изучите теоретическую часть данной лабораторной работы.

2. По названию и назначению заданной системы определите ее главную цель.

3. В соответствии с назначением и целью системы разбейте исследуемую систему попарно на основные элементы, которые состоят в отношениях между собой.

4. Определите основные связи между выделенными элементами.

5. Представьте исследуемую систему в графическом виде или в виде таблицы.

Варианты систем для выполнения лабораторной работы: 1) процессор;

2) материнская плата; 3) ПЭВМ; 4) звуковая карта; 5) видеокарта; 6) монитор; 7) фотоаппарат; 8) автомобильная сигнализация; 9) автомат по сортировке овощей; 10) сканер.

3.4 Содержание отчета

Отчет должен включать: 1) цель работы; 2) исходные данные; 3) задачи работы; 4) теоретические сведения; 5) ход выполнения работы; 6) выводы.

3.5 Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятия модели и модели структуры системы.

2. Дайте определение связи системы.

3. В чем отличие между понятиями «отношение» и «свойство»?

4. Назовите основные трудности построения модели состава системы.

Приложение А

Пример оформления титульного листа

Белорусский государственный университет информатики и

Радиоэлектроники

Кафедра инженерной психологии и эргономики

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ОБЩАЯ ТЕОРИЯ СИСТЕМ»

ТЕМА: РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ СОСТАВА И МОДЕЛИ СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ КОТТЕДЖА С УДАЛЕННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Выполнил: студент гр.810901 (А.М. Иванов)

Проверил:профессор каф. ИПиЭ(Л.П. Пилиневич)

Минск, год

Пример оформления задания по курсовой работе

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

«УТВЕРЖДАЮ»

Заведующий кафедрой ИПиЭ

11февраля 2013 год

на курсовую работу

Студенту Ермакову Алексею Михайловичу

1. Тема курсовой работы: построение и анализ моделей стандарта сотовой связи GSM

2. Срок сдачи студентом законченной работы 20.05.2013 г.

3. Исходные данные для курсовой работы:

4. Cодержание пояснительной записки:

Введение. 1. История развития стандарта сотовой связи GSM, достоинства, недостатки.2. Модель черный ящик «Стандарт сотовой связи GSM.». 3. Модель состава системы «Стандарт сотовой связи GSM». 4. Структурная схема системы «Стандарт сотовой связи GSM.». 5. Описание работы системы. Заключение. Список используемой литературы. Приложение.

5. Консультант по курсовой работе профессор кафедры ИПиЭ Пилиневич Л.П.

6. Дата выдачи задания 11. 02.2013 г.

8. Календарный график работы над курсовой работой на весь период работы:

раздел 3 к 25.03.2013 г. 20%; раздел 4 к 08.04.2013 г. 20%; раздел 5 к 25.04.2013 г. 20%;

Заключение, выводы и список используемой литературы к 05.05.2013 г.

Руководитель курсовой работы Л.П. Пилиневич

Задание принял к исполнению А.М. Ермаков

(дата и подпись студента)

УДК 519.95.01

© Л.П. Пилиневич, Н.А. Гулякина, А.Н. Яцук,

ISBN

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа №1. Построение модели «черный ящик»

Цель работы: освоить построение модели типа «черный ящик».

1.1 Теоретические сведения

Рисунок 1.1 – Графическая модель «черного ящика».

Модель типа «черный ящик», несмотря на внешнюю простоту и на отсутствие сведений о внутренности системы, часто оказывается полезной. Во многих случаях достаточно содержательного словесного описания входов и выходов; тогда модель «черного ящика» является просто их списком. Например, бытовая модель телевизора такова: входы – шнур электропитания, антенна, ручки управления и настройки; выходы – экран кинескопа и звуковые динамики. В других случаях требуется количественное описание некоторых или всех входов и выходов. Пытаясь максимально формализовать модель «черного ящика», мы приходим к заданию двух множеств Х и Y входных и выходных переменных, но никаких других отношений между этими множествами фиксировать нельзя.

Модель «черного ящика» часто оказывается не только очень полезной, но в ряде случаев единственно применимой при изучении систем. Например, при исследовании психики человека или влияния лекарства на живой организм мы лишены возможности вмешательства в систему иначе, как только через ее входы, и выводы делаем только на основании наблюдения за ее выходами. Это вообще относится к таким исследованиям, в результате проведения которых нужно получить данные о системе в обычной для нее обстановке, где следует специально заботиться о том, чтобы измерения как можно меньше влияли на саму систему. Другая причина того, что приходится ограничиваться только моделью «черного ящика», – действительное отсутствие данных о внутреннем устройстве системы. Например, мы не знаем, как «устроен» электрон, но знаем, как он взаимодействует с электрическими и магнитными полями, с гравитационным полем. Это и есть описание электрона на уровне модели «черного ящика».

Проблема построения модели типа «черный ящик» заключается в правильном определении цели исследуемой системы. Цель – это субъективный образ (абстрактная модель) несуществующего, но желаемого состояния среды, которое решило бы возникшую проблему. Вся последующая деятельность, способствующая решению этой проблемы, направлена на достижение поставленной цели, т.е. как работа по созданию системы. Другими словами: система есть средство достижения цели. Приведем несколько упрощенных примеров систем, предназначенных для реализации определенных целей (см. табл. 1.1).

Таблица 1.1 – Системы и их цели.

Отметим, что далеко не просто сформулировать цели так, чтобы имелось действительно очевидное соответствие между целями и системами. Например, только слова «практически мгновенно» в примере 3 отличает цель телевидения от цели кино или пересылки видеокассет. В то же время, между целью (абстрактной и конечной моделью) и реальной системой нет, и не может быть однозначного соответствия: для достижения заданной цели могут быть избраны разные средства – системы. С другой стороны, заданную реальную систему можно использовать и для других целей, прямо не предусмотренных при ее создании. В инженерной практике момент формулирования цели – один из важнейших этапов создания систем. Обычно цели уточняются итеративно, с многократными изменениями и дополнениями. Любая модель, в том числе модель «черный ящик», должна отвечать следующим требованиям: 1) адекватности модели – соответствие действительности предсказаний, сделанных на основе моделей, и соответствие целям проектов, сделанных на основе моделей; 2) экономичности по времени, энергии, материалам и др.

Сложность построения модели черный ящик заключается в множественности входов и выходов. Главной причиной множественности входов и выходов в модели «черного ящика» является то, что всякая реальная система, как и любой объект, взаимодействует с объектами окружающей среды неограниченным числом способов. Строя модель системы, мы из этого бесчисленного множества связей отбираем конечное их число для включения в список входов и выходов. Критерием отбора при этом является целевое назначение модели, существенность той или иной связи по отношению к этой цели. То, что существенно, важно – включается в модель, то, что несущественно, неважно – не включается. Именно здесь возможны ошибки. Тот факт, что мы не учитываем в модели, исключаем из рассмотрения остальные связи, не лишает их реальности, они все равно действуют независимо от нас. И нередко оказывается, что казавшееся несущественным или неизвестным для нас на самом деле является важным и должно быть учтено. Особое значение этот момент имеет при задании цели системы, т.е. при определении ее выходов. Это относится и к описанию существующей системы по результатам ее обследования, и к проекту пока еще не существующей системы. Реальная система неизбежно вступает во взаимодействия со всеми объектами окружающей среды, поэтому важно как можно раньше, лучше всего еще на стадии построения (проектирования) модели, учесть все наиболее важное. В результате главную цель приходится сопровождать заданием дополнительных целей. Важно подчеркнуть, что выполнения только основной цели недостаточно, что невыполнение дополнительных целей может сделать ненужным или даже вредным и опасным достижение основной цели. Этот момент заслуживает особого внимания, так как на практике часто обнаруживается незнание, непонимание или недооценка важности указанного положения. Между тем оно является одним из центральных во всей системологии.

1.2 Пример выполнения работы

Пример построения модели «черный ящик» системы «наручные часы». Главной целью данной системы является показание времени в произвольный момент и удобство ношения на запястье. Учитывая, что выходы соответствуют конкретизации цели, фиксируем в качестве выхода показание времени в произвольный момент, а в качестве входа зрение человека и циферблат. Данный вход и выход относятся ко всем часам, а не только к нашим наручным часам. Чтобы выполнить цель полностью, вносим следующее добавление (вход): запястье – ремешок или браслет и (выход): удобство ношения часов на запястье. Можно добавить и еще один вход: химический состав материалов и выход: удовлетворение требований санитарии и гигиены, так как не любое крепление часов на руке допустимо с этой точки зрения. Далее, представив себе условия эксплуатации часов, можно добавить вход: механические удары, влага, пыль и выход: достаточная в бытовых условиях прочность, пылевлагонепроницаемость. Затем, расширив понятие «условия эксплуатации часов», добавим еще два выхода: достаточную для бытовых нужд точность; легкость прочтения показаний часов при беглом взгляде на циферблат. Можно еще более расширить круг учитываемых требований к часам, что позволит добавить несколько входов и выходов: соответствие моде и понятию красоты; соответствие цены часов покупательной способности потребителя. Очевидно, что список желаемых, т.е. включаемых в модель, входов и выходов можно продолжать. Например, можно потребовать, чтобы имелась возможность прочтения показаний часов в полной темноте, и реализация этого выхода приведет к существенному изменению конструкции часов, в которой могут быть различные варианты подсветки, считывания на ощупь или подачи звуковых сигналов. Можно рассмотреть еще и другие выходы как габариты, вес и многие другие физические, химические, экономические и социальные аспекты использования наручных часов. Пример построения графической модели «черный ящик» системы «наручные часы» показан на рис. 1.2.

Показание времени

Зрение человека – цифер-

блат Удобство ношения

Запястье – браслет Удовлетворение требований

санитарии и гигиены

Материал браслета Свечение циферблата

Механические удары, в темноте

влага, пыль

Прекращение показаний времени

Полная темнота. Паль-

цы рук – кнопка Неточное показание времени

подсветки

Рисунок 1.2 – Графическая модель «черного ящика» системы «наручные часы».

Приведем способы устранения недостатков системы «наручные часы»:

для восстановления показаний времени необходимо заменить батарейки; для восстановления точных показаний времени необходимо произвести его корректировку по эталону.

1.3 Порядок выполнения лабораторной работы

1. Изучите теоретическую часть данной лабораторной работы.

2. По названию и назначению заданной системы определите ее главную и основные дополнительные цели.

3. В соответствии с назначением и целями системы определите существенные связи системы с объектами окружающей среды.

4. Определите и опишите существенные входы и выходы системы.

5. Постройте графическую модель «черный ящик», заданной системы.

6. Перечислите нежелательные входы и выходы системы.

7. Установите основные способы устранения возможных недостатков

Варианты систем для выполнения лабораторной работы: 1) процессор;

2) материнская плата; 3) ПЭВМ; 4) звуковая карта; 5) видеокарта; 6) монитор; 7) телефон; 8) автомобильная сигнализация; 9) автомат по сортировке овощей; 10) сканер.

Отчет должен включать: 1) цель работы; 2) исходные данные; 3) задачи работы; 4) теоретические сведения; 5) ход выполнения работы; 6) выводы.

1.5 Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятия модели и модели «черный ящик».

2. Какая модель называется познавательной, а какая прагматической?

3. Как бороться с непознаваемостью объекта?

4. Назовите определение интегративного свойства системы.

5. Назовите основные трудности построения модели «черный ящик».

6. Назовите основные требования к построению моделей.

7. Какие свойства системы отображаются при моделировании?

8. Назовите принципиальное отличие динамической модели от статической.

Источник