Typy systémových struktur

Struktura odráží určité vztahy, vzájemné postavení složek systému, jeho strukturu (strukturu).

Struktura sítě, neboli síť, je rozklad systému v průběhu času. Takové struktury mohou odrážet pořadí provozu technického systému (telefonní síť, elektrická síť atd.), fáze lidské činnosti (ve výrobě – ​​schéma sítě, v návrhu – model sítě, v plánování – plán sítě atd.) .).

Hierarchické struktury představují rozklad systému v prostoru. Všechny komponenty (vrcholy, uzly) a spoje (oblouky, spoje uzlů) existují v těchto strukturách současně (časově neoddělené). Takové struktury mohou mít několik úrovní rozkladu (strukturování).

Struktury, ve kterých je každý prvek nižší úrovně podřízen jednomu uzlu (jednomu vrcholu) vyšší úrovně (a to platí pro všechny úrovně hierarchie), se nazývají stromové struktury, struktury typu „strom“, na kterých je splněna relace stromového řádu, hierarchické struktury se „silnými“ vazbami.

Struktury, ve kterých může být prvek nižší úrovně podřízen dvěma nebo více uzlům (vrcholům) vyšší úrovně, se nazývají hierarchické struktury se „slabými“ vazbami.

Maticové struktury. Maticové struktury odpovídají hierarchickým strukturám. Vztahy v podobě „slabých“ spojení mezi dvěma úrovněmi jsou podobné vztahům v matici tvořené ze složek těchto dvou úrovní.

Víceúrovňové hierarchické struktury. V teorii systémů byly navrženy speciální třídy hierarchických struktur, které se vyznačují různými principy vztahů mezi prvky v rámci úrovně a různými právy zásahu vyšší úrovně do organizace vztahů mezi prvky nižší úrovně: „vrstvy“, „ vrstvy“, „echalony“.

Strata. Při zobrazování složitých systémů je hlavním problémem najít kompromis mezi jednoduchostí popisu, který umožňuje vytvořit a udržovat holistický pohled na studovaný nebo navrhovaný objekt, a podrobností popisu, která umožňuje reflektovat četné vlastnosti konkrétního objektu. Řešením problému je definování systému pomocí rodiny modelů, z nichž každý popisuje chování systému z hlediska odpovídající úrovně abstrakce, pro každý z nich existují charakteristické rysy, zákony a principy pomocí kterým je popsáno chování systému na této úrovni. Tato reprezentace se nazývá stratifikovanéa úrovně abstrakce jsou vrstvy. Například problém modelování textu lze prezentovat ve stratifikované podobě: písmena – slova – věty – odstavce – lze identifikovat pravidla pro transformaci prvků jedné úrovně do druhé;

Stratifikovanou reprezentaci lze použít jako prostředek k důslednému prohlubování porozumění systému, jeho detailování (čím níže sestupujeme v hierarchii vrstev, tím detailnější je odhalení systému; čím výše stoupáme, tím jasnější je význam a význam celého systému se stává).

Vrstvy. Typ víceúrovňového strukturování navrženého pro organizaci rozhodovacích procesů. Aby se snížila nejistota situace, rozlišují se úrovně složitosti přijatého rozhodnutí – vrstvy, tj. je určena množina postupně řešených problémů. Problémy jsou identifikovány tak, že řešení nadložního problému by určilo omezení (přípustná míra zjednodušení) při modelování na podkladové úrovni, tzn. by snížilo nejistotu základního problému, aniž by ztratilo záměr řešit celkový problém.

Příklad: Počítačový systém s operačním systémem založeným na jádře lze považovat za systém sestávající ze tří hierarchicky uspořádaných vrstev: spodní vrstva je tvořena hardwarem, prostřední vrstvou je jádro a obslužné programy, které zpracovávají programy a aplikace, tvoří vrchní vrstva systému (obr. 5). Vrstvená struktura výpočetního systému je obvykle znázorněna jako systém soustředných kruhů, což ilustruje skutečnost, že každá vrstva může interagovat pouze se sousedními vrstvami. Ve skutečnosti s touto organizací OS nemohou aplikace přímo interagovat s hardwarem, ale pouze prostřednictvím vrstvy jádra.

Obr. 5. Třívrstvý obvod výpočetního systému

Vícevrstvý přístup je univerzální a efektivní způsob, jak rozložit složité systémy jakéhokoli typu, včetně softwarových. Podle tohoto přístupu se systém skládá z hierarchie vrstev. Každá vrstva slouží nadložní vrstvě a vykonává pro ni určitou sadu funkcí, které tvoří mezivrstvové rozhraní (obr. 3.7). Na základě funkcí podkladové vrstvy staví další vrstva (v hierarchii výše) své funkce – složitější a výkonnější, které se zase ukazují jako primitiva pro vytváření ještě výkonnějších funkcí nadložní vrstvy. Přísná pravidla platí pouze pro interakci mezi vrstvami systému a mezi moduly v rámci vrstvy mohou být spojení libovolné. Jednotlivé moduly mohou vykonávat svou práci buď samostatně, nebo kontaktovat jiný modul ve své vrstvě, nebo vyhledat pomoc od podkladové vrstvy prostřednictvím mezivrstvového rozhraní.

Echelons. pojem vícevrstvý Hierarchická struktura je zavedena následovně: systém je prezentován ve formě relativně nezávislých subsystémů, které se vzájemně ovlivňují: některé subsystémy mají rozhodovací práva a hierarchické uspořádání subsystémů (víceúrovňová struktura) je dáno tím, že někteří z nich jsou ovlivňováni nebo kontrolováni svými nadřízenými. (obr. 6)

Charakteristickým rysem víceúrovňové struktury je to, že subsystémy na všech úrovních dostávají určitou svobodu ve výběru vlastních řešení a tato rozhodnutí nemusí být řešeními, která by zvolila vyšší úroveň. Subsystémy dostávají určitou volnost ve výběru cílů – říká se jim víceúčelové struktury.

Zadání: Zapište si základní pojmy a definice.

Uveďte příklad systému. Popsat:

– množina A je množina jejích prvků;

– množina Z – množina vlastností každého prvku;

– spojení mezi prvky systému;

– struktura systému;