5.Задание и методические указания к выполнению курсовой работы Введение

5.Задание и методические указания
к выполнению курсовой работы
Введение
Цель курсовой работы – проверить теоретическую подготовку
по информатике и получить навыки решения практических задач,
связанных с комплексированием вычислительных систем (ВС) при
автоматизации процессов обработки информации.
В этой работе студент должен показать, в какой мере он освоил
теоретический материал курса и насколько успешно он может решать
отдельные задачи, возникающие на практике в процессе автоматизации
информационных процессов.
В курсовой работе студент должен продемонстрировать
понимание основных закономерностей и принципов технической
реализации процессов передачи, ввода-вывода, обработки и хранения
информации; знание современного программного обеспечения; умение
производить и обосновывать выбор основных компонентов
автоматизированных систем обработки информации (АСОИ).
При выполнении курсовой работы следует учитывать, что в ней
требуется лишь концептуальное решение технических вопросов. Более
детально (на физическом уровне) эти вопросы изучаются в таких
общепрофессиональных
и
специальных
дисциплинах,
как:
схемотехника, системное программное обеспечение, организация ЭВМ
и систем, интерфейсы периферийных устройств, сети ЭВМ и средства
телекоммуникаций, методы и средства защиты компьютерной
информации и др.
6.1. Задание на курсовую работу
6.1.1. Содержание работы
Тема курсовой работы. Концептуальное проектирование и
описание распределенной автоматизированной системы
обработки информации…
Выбор объекта автоматизации
производится студентом
самостоятельно, исходя из его прошлых, настоящих или будущих
производственных или других интересов (или опыта работы). Важно,
чтобы проектируемая АСОИ включала хотя бы один компьютер, имела
необходимые для выполнения поставленных задач периферийные
устройства и была бы подключена к локальной, глобальной или какойлибо другой сети.
Индивидуализация задания обеспечивается различиями в условиях
эксплуатации,
различиями
функциональных
и
технических
характеристик АСОИ и некоторых других дополнительных параметров
(табл. 6.1, 6.2). Варианты задания определяются по двум последним
цифрам шифра студента.
Примечание. В отдельных случаях, связанных с необходимостью
решения определенных учебных, научных или производственных задач,
по согласованию с преподавателем, тема в целом или отдельные пункты
задания могут быть изменены. Эти изменения должны быть
зафиксированы в задании на курсовую работу и утверждены подписью
преподавателя.
Концептуальное проектирование и описание АСОИ сводится к
выполнению следующих этапов:
1) постановка задачи;
2) разработка и описание структуры АСОИ;
3) определение социально-экономических последствий внедрения
АСОИ.
6.1.2. Исходные данные для проектирования
Таблица 6.1
Количество уровней для построения дерева целей и задач,
финансовые возможности (н - низкие, с – средние, в – высокие) и
условия эксплуатации
Параметры
Последняя цифра шифра
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1. Количество уровней
3 2 3 2 3 2 3 2 3 2
2. Финансовые возможности
н
с
в
н
с
3. Условия эксплуатации
нормальные
сложные
Таблица 6.2
Требования к защите информации (т –типовые, п – повышенные) и
этап обработки информации, требующий детализации
Параметры
0
1. Требования к защите т
информации
2.
Этап
обработки ввод
информации
Сумма цифр шифра по модулю 10
1
2
3
4 5 6 7 8
п
т
п
т п т п т
вывод
передача
обработка
9
п
хранен
ие
6.2. Оформление курсовой работы
Курсовая работа оформляется в виде пояснительной записки,
включающей расчетную и графическую части. В пояснительную
записку должны входить:
1) титульный лист, на котором указываются: название
дисциплины, фамилия и шифр студента, номер группы и т.д.
(Приложение 1);
2) задание на курсовую работу (Приложение 2);
3) аннотация;
4) содержательная часть работы;
5) список использованной литературы.
Результат проектирования должен содержать расчеты, которые
подтверждают
обоснованность
принимаемых
решений,
или
подтверждают наличие у студентов достаточных знаний по
соответствующей тематике. К этим расчетам относятся:
1) расчет количества информации;
2) расчет пропускной способности каналов связи;
3) расчет
различных
объемно-временных
и
других
характеристик.
Однотипные исходные данные и результаты расчетов желательно
сводить в таблицы. На все используемые формулы и справочные
данные необходимо делать ссылки (номер книги из списка литературы,
заключенный в квадратные скобки, например, [2]).
Графический материал должен содержать следующие рисунки:
1) дерево целей и задач АСОИ;
2) функционально-структурную схему АСОИ.
Рисунки выполняются с использованием стандартных и
общепринятых обозначений пастой, чернилами или тушью (но не
карандашом).
Пояснительную записку желательно распечатывать на принтере.
Примерный общий объем пояснительной записки 10...15 страниц
формата А4 (210*297 мм).
6.3. Методические указания к выполнению
курсовой работы
Ниже изложены общие рекомендации к выполнению курсовой
работы.
Курсовая работа не должна сводиться лишь к описанию готовых
решений, а должна содержать рассуждения, подтверждающие
обоснованность этих решений. Например, при выборе тех или иных
компонентов сначала надо рассмотреть возможные альтернативы, а
затем пояснить, почему выбранный вариант является более
предпочтительным.
Процесс выбора решений для заданного этапа обработки
информации (см. табл. 6.2., параметр 2) должен быть описан более
подробно. В этом случае сначала надо рассмотреть весь спектр
возможных альтернатив, затем из ограниченного числа приемлемых
вариантов, с учетом технико-экономических параметров, попытаться
выбрать лучший.
Обозначения параметров технических характеристик выбираемых
устройств нужно приводить не только в свернутом, но и
расшифрованном виде. Все используемые в работе аббревиатуры
должны быть также расшифрованы (например, в конце работы).
Влияние дополнительных параметров (см. табл. 6.1., 6.2.) на выбор
проектных решений должно быть представлено явно, чтобы без
дополнительных комментариев со стороны студента преподаватель мог
легко оценить, насколько полно произведен их учет.
Показателями качества курсовой работы служат не объем
пояснительной записки или приложений, а аккуратность и четкость
оформления; самостоятельность; степень соответствия заданию и
методическим
указаниям,
правильность,
обоснованность
и
непротиворечивость принимаемых решений; грамотность изложения
(при написании работы и ее защите).
6.3.1.
Постановка задачи [2], с. 72 – 75
В соответствии с принципами системного подхода любая
разработка должна начинаться с формулирования цели проекта.
Цель – это желаемый результат деятельности, достижимый в
пределах некоторого интервала времени.
Применительно к данной тематике целью может служить
автоматизация обработки информации соответствующего вида
деятельности (обучение, управление, реклама, торговля, сотрудничество
и т.д.).
Основная цель делится на подцели и задачи. Стратификация целей
и задач осуществляется до тех пор, пока количество уровней не станет
равным количеству заданных уровней (табл. 6.1, параметр 1).
При формулировке задач необходимо стремиться к тому, чтобы
они ясно определяли смысл осуществляемых процессов. По результатам
выполнения данного раздела строится дерево целей и задач АСОИ (см.
пример на рис. 1).
6.3.2.
Разработка и описание структуры АСОИ
[3], с. 119 – 260
6.3.2.1. Разработка функционально-структурной схемы АСОИ
и определение состава информационных потоков
В этом разделе, исходя из решаемых задач, строится
функционально-структурная
схема
распределенной
АСОИ,
определяются входные и выходные информационные потоки (рис. 2).
В процессе проектирования эта схема может детализироваться и
уточняться. Например, в одном или нескольких отделах может
возникнуть необходимость создания своей локальной сети.
6.3.2.2. Построение системы защиты информации
Построение системы защиты информации (СЗИ) тесно связано с
каждым этапом проектирования информационной системы (ИС), но для
получения нужного эффекта необходимо предварительно выработать
некоторые «стратегические решения», а именно:
1) определить объекты и ресурсы ИС, подлежащие защите;
2) выявить потенциальные угрозы и каналы утечки информации;
3) определить требования к СЗИ (исходя из принципа баланса
возможного ущерба от потери информации и затрат на
предотвращение кражи или утери информации);
4) выбрать средства защиты информации и их характеристики
(номенклатура средств защиты может быть определена сразу, а их
характеристики логичнее определять в процессе проектирования для
каждой группы средств в отдельности).
Защита должна быть многоуровневой и разнообразной,
включающая морально-этическую, нормативно-правовую, кадровую,
организационно-техническую, программно-техническую и физическую
составляющие. Особое внимание надо уделить выбору программнотехнических средств защиты. К ним относятся: средства защиты от
несанкционированного доступа (НСД); криптографические средства;
межсетевые экраны; антивирусные средства; системы мониторинга
сетей и анализаторы протоколов; системы резервного копирования;
системы бесперебойного питания и др.
Безопасность ИС основывается на поддержании таких свойств
информации, как: конфиденциальность, доступность, целостность.
Конфиденциальность означает, что секретные данные будут доступны
только авторизованным пользователям. Доступность гарантирует
авторизованным пользователям доступ к данным. Целостность гарантия сохранности правильных значений данных.
К базовым технологиям безопасности относятся: шифрование,
аутентификация, авторизация, аудит.
6.3.2.3. Определение состава, структуры и характеристик
технического обеспечения АСОИ
Средства передачи информации
Для выбора средств передачи информации необходимо решить
три взаимосвязанные задачи: 1) рассчитать информационные потоки и
определить необходимые пропускные способности каналов связи; 2)
определить среду передачи информации, типы каналов связи, сетевую
архитектуру; 3) выбрать технические средства, уточнить и описать
общую схему передачи информации.
1) Расчет информационных потоков и определение необходимой
пропускной способности каналов связи.
При расчете потоков передаваемой информации рекомендуется
использовать логарифмическую аддитивную меру Хартли. Эти расчеты
носят приближенный характер, причем количественно определяются не
все потоки, а только потоки наибольшей интенсивности.
Далее, исходя из прогнозируемых значений потоков информации,
определяются необходимые пропускные способности каналов связи (на
одном или нескольких наиболее напряженных участках).
2) Определение среды передачи информации, типа каналов связи,
сетевой архитектуры.
Данный пункт задания выполняется с учетом заданных
параметров
(табл.
6.1,
6.2),
дополнительных
требований
сформулированных студентом самостоятельно (если это необходимо),
расчетов интенсивности информационных потоков и пропускных
способностей каналов связи.
Тип среды передачи информации может быть выбран из
следующих альтернатив: витая пара, коаксиальный кабель, СВЧ-канал,
оптоволоконная линия, радиосвязь, спутниковая связь. После выбора
среды указываются ее характеристики.
Тип канала связи по способу соединения (выделенный,
коммутируемый, с коммутацией сообщений, с коммутацией пакетов),
по возможному направлению передачи информации (симплексный,
полудуплексный, дуплексный), по быстродействию и некоторым
другим параметрам выбирается исходя из общих представлений об их
свойствах.
Сетевая архитектура (Ethernet, Token Ring, FDDI, Wi-Fi, Bluetooth
и т.д.) для локальной сети определяется исходя из топологии сети,
метода доступа, требований к быстродействию, надежности и других
факторов.
3) Выбор технических средств связи и уточнение общей схемы
передачи информации.
К техническим средствам передачи информации относятся
следующие устройства: модемы, факс-модемы, сетевые карты,
трансиверы, концентраторы, коммутаторы, повторители, мосты,
маршрутизаторы, шлюзы, сетевые аксессуары.
Состав выбранного оборудования и его характеристики должны
согласовываться с исходными данными на проектирование и ранее
принятыми решениями. После выбора оборудования уточняется общая
схема передачи информации и кратко поясняется ее работа.
Средства ввода-вывода информации
К данной категории будем относить средства ввода-вывода с
документов и средства непосредственного взаимодействия с ЭВМ,
средства ввода/вывода аудио- и видеоинформации и средства
отображения информации.
Первая группа состоит из средств ввода-вывода рукописного и
печатного текста (сканеры, принтеры) и средств ввода-вывода
графических документов (сканеры графических изображений,
цифровые камеры, плоттеры, графопостроители).
К средствам непосредственного взаимодействия с ЭВМ относятся
средства ручного ввода (алфавитно-цифровые клавиатуры, устройства
ввода координат, "мышь", световое перо, джойстик, планшет); средства
связи с внешними объектами (аналого-цифровые и цифроаналоговые
преобразователи, датчики, исполнительные устройства).
К средствам акустического ввода-вывода относятся звуковые
карты, акустические системы, различные мультимедиа аксессуары.
К средствам обработки видеосигналов относятся устройства ввода
видео, или платы захвата изображений, называемые также
видеобластерами; карты ввода-вывода видеосигналов; видеокамеры
стандарта Digital Video (DV).
Средства отображения информации – это текстовые и
графические, цветные и монохромные дисплеи (вместе с видеокартами),
табло.
При выборе средств ввода-вывода информации надо исходить из
назначения автоматизированной системы, решаемых задач, количества
и вида вводимой и выводимой информации, сформулированных
требований к быстродействию, надежности, разрешающей способности,
качеству изображения, стоимости, условиям эксплуатации и т.д.
Средства обработки информации
Средства обработки информации - это та часть информационновычислительной
системы,
которая
обеспечивает
выполнение
арифметических и логических операций, а также осуществляет
управление устройствами.
К этим средствам будем, прежде всего, относить процессоры и
материнские платы.
При выборе типа микропроцессора необходимо согласовать его
характеристики (тактовую частоту, производительность, разрядность и
др.) с назначением системы, объемом и видом обрабатываемой
информации.
Материнская плата должна быть совместима с процессором и
другими устройствами ЭВМ. После выбора микропроцессорного
комплекта надо указать его состав и основные характеристики.
Средства хранения информации
К средствам хранения информации относится оперативная память
ЭВМ, кэш-память, память на жестких и гибких магнитных дисках,
память на оптических дисках, flash-память.
Их выбор зависит, в основном, от характера решаемых задач,
количества и вида обрабатываемой информации, используемого
программного обеспечения. Для выбранной оперативной и кэш-памяти
необходимо указать ее тип, емкость, время цикла записи (считывания).
Для внешней памяти указываются ее тип, емкость носителя, скорость
записи/считывания.
6.3.2.4. Определение состава математического, программного и
лингвистического обеспечения АСОИ
Математическое обеспечение составляют те математические
методы и модели, которые используются (если это необходимо) при
решении задач. Например, при решении задачи составления расписания
учебных занятий на ЭВМ могут использоваться методы дискретной
оптимизации.
В состав программного обеспечения входят операционные
системы, сервисные и инструментальные программные средства,
различные прикладные программы.
Лингвистическое обеспечение определяется разнообразием языков
(в
частности,
языков
программирования),
предоставляемых
пользователю для работы на ЭВМ.
6.3.3.
Определение социально-экономических
последствий внедрения АСОИ
[2], с. 329; [3], с. 13 – 33
Внедрение АСОИ влечет за собой как положительные, так и
отрицательные последствия. Автоматизация требует дополнительных
затрат на приобретение и установку оборудования, на переобучение
персонала, на принятие дополнительных мер по защите информации и
т.д.
Для определения дополнительных расходов на автоматизацию
составляется
спецификация
приобретаемых
технических
и
программных средств, на основании которой и производится
ориентировочное определение общих затрат.
Одно из негативных социальных последствий автоматизации –
появление «лишних» людей.
Положительные последствия связаны с возможным увеличением
производительности труда, как в сфере основного производства, так и в
информационно-управленческой деятельности. Кроме того, при
автоматизации обычно улучшается характер труда (монотонный труд
заменяется более творческим), повышается информированность
сотрудников и т.д.
После выполнения ориентировочных экономических расчетов и
качественного рассмотрения различных аспектов внедрения АСОИ, на
основании сопоставления необходимых затрат и ожидаемых
результатов,
делается
вывод
о
целесообразности
или
нецелесообразности практической реализации поставленных целей.
уровень 3
1
2
уровень 2
3
4
уровень 1
5
6
7
8
9
10
11
12
Расшифровка обозначений
1. Автоматизация учебного процесса на кафедре
2. Составление расписания занятий
3. Организация дистанционного обучения студентов
4. Обработка сведений об успеваемости
5. Обработка сведений об аудиторном фонде
6. Обработка сведений о загрузке преподавателей
7. Обработка сведений о выполнении учебных планов
8. Отправка студентам учебно-методических разработок
9. Прием выполненных учебных заданий
10. Консультации студентов в реальном времени
11. Выдача сведений об успеваемости студентов
12. Выдача сведений о результатах работы преподавателей
Рис. 1. Дерево целей и задач
Приложение 2
Образец оформления задания на курсовую работу
Исходные данные
Шифр 94-0386 
Номер
п/п
1
2
3
4
5

Наименование параметра
Количество уровней дерева целей и задач
Финансовые возможности
Условия эксплуатации
Требования к защите информации
Этап обработки информации
Сумма двух последних цифр по модулю 10 равна 4.
Значение
3
низкие
сложные
типовые
обработка