Понятие системы, так же как и понятие информации, относится к числу фундаментальных научных понятий. Так же как и для информации, для системы нет единственного общепринятого определения. В то же время это понятие часто используется нами в бытовой речи, употребляется в научной терминологии. Вот ряд примеров употребления понятия системы: система образования, транспортная система, система связи, Солнечная система, нервная система, Периодическая система химических элементов, система счисления, операционная система, информационная система.
Обобщая все приведенные выше примеры, дадим следующее определение.
Система — это совокупность материальных или информационных объектов, обладающая определенной целостностью.
Таким образом, подсистема — это система, входящая в состав другой, более крупной системы.
В свою очередь АЛУ процессора тоже является системой. В его состав входят сумматоры, полусумматоры и другие элементы. Следовательно, АЛУ — это подсистема процессора. Таким путем можно продолжать углубляться дальше. Отсюда следует вывод: всякая система представляет собой иерархию составляющих ее подсистем (рис. 1.1).
Вопрос о том, что считать системой (подсистемой), а что — простым (неделимым) элементом, субъективен и зависит от решаемой задачи. Например, описывая школу как систему, реализующую функцию обучения и воспитания учащихся, мы будем рассматривать людей (учеников, учителей) в качестве простых элементов. В то же время медицина рассматривает человека как сложную анатомическую систему.
Внешняя система по отношению к данной является средой ее существования. Средой существования Земли является Солнечная система; средой существования Солнечной системы является Галактика и т. д. Всякая система относительно обособлена от среды своего существования. Это значит, что, с одной стороны, ее можно выделить из среды (рассмотреть отдельно), но, с другой стороны, она постоянно связана со своей средой.
Системы бывают естественные и искусственные.Естественные системы — это природные системы. Примеры: системы звезд и планет, растительность и животный мир Земли, молекулы и атомы. Искусственные системы создаются людьми — это заводы, дороги, образование, культура, здравоохранение, компьютеры, самолеты и др. Некоторые системы объединяют в себе части естественного и искусственного происхождения. Например: гидроэлектростанция, городской парк.
Всякая система обладает свойством целостности, поскольку она существует в совокупности своих частей и выполняет свою отдельную функцию в среде своего существования.
Системный эффект. Система не является случайным набором частей. Ее состав подчиняется тому назначению, которое система имеет в природе или в обществе. Искусственные системы человек создает с определенной целью. В связи с этим существует следующее определение системы: система — это средство достижения цели. Вот примеры: транспортная система предназначена для перевозки людей и грузов, система здравоохранения — для лечения и укрепления здоровья людей, компьютер — для работы с информацией.
В науке о системах — системологии сформулирован закон, который называется принципом эмерджентности, или законом системного эффекта. Звучит он так: целое больше суммы своих частей. Говоря другими словами, свойства системы не сводятся к совокупности свойств ее частей и не выводятся из них. Слово «эмерджентность» происходит от английского emergence — внезапное появление. Например, сложная система организма животного или человека создает системный эффект, который называется жизнью. Выход из строя какой-либо подсистемы организма (кровооб-ращения, пищеварения и др.) приводит к утрате жизни.
Связи (отношения) в системе. Части системы всегда связаны между собой, находятся в определенных отношениях. Виды этих связей могут быть самыми разными. В естественных и технических системах они носят материальный характер. Например, планеты Солнечной системы связаны силами гравитации; детали автомобиля связаны между собой болтами, сваркой, шестеренками; части энергетической системы связаны линиями электропередач.
Отношения между частями социальных систем бывают различными. Это могут быть отношения подчинения (начальник — подчиненный, министерство — предприятие), отношения вхождения (университет — факультет — кафедра — преподаватель), отношения родственных связей членов семьи. Решающее значение для функционирования таких систем играют информационные связи внутри системы, а также с внешней средой. Такие связи реализуются через прямое общение, переписку, технические средства связи, средства массовой информации. Человек является частью многих систем: семьи, класса, производственного коллектива, команды, государства и др. Во всех этих системах он находится в состоянии информационного взаимодействия с другими людьми.
Большое значение информационные связи имеют для деятельности производственных коллективов. Если распоряжение руководителя не доходит до подчиненных или искажается в процессе передачи, то может быть нарушен производственный процесс с самыми серьезными последствиями, вплоть до катастрофы. Во время боевых действий в армии от работы информационной связи зависят жизни людей. Армия, лишенная связи, не может выполнять свое назначение — эффективно вести военные действия.
Из приведенных примеров следует, что системный эффект обеспечивается не только наличием нужного состава частей системы, но и существованием необходимых связей между ними.
Структурой системы называется совокупность связей, существующих между частями системы. Наглядным примером отображения структуры системы являются схемы электрических цепей. Элементы электрического устройства соединяются между собой двумя способами: последовательным и параллельным соединением. От способа соединения зависит свойство всей цепи. Например, если три проводника, имеющие сопротивления R1, R2, R3, соединить последовательно, то общее сопротивление цепи будет равно R1 + R2 + R3. А если их соединить параллельно, то сопротивление цепи будет равно: (R1*R2*R3)/(R1*R2 + R1*RЗ + R2*R3). Первое сопротивление больше второго. Поэтому, например, при пропускании электрического тока в первой цепи будет выделяться больше тепла, чем во второй.
В науке существует много примеров, когда для понимания свойств каких-то систем требовалось понять их структуру. Например, открытие немецким химиком Ф. Кекуле структуры молекулы бензола (бензольного кольца) помогло понять химические свойства этого органического вещества. Свойства атома стали лучше понятны физикам после того, как Эрнест Резерфорд открыл «планетарную» структуру атома, а Нильс Бор сформулировал свои знаменитые постулаты.
Для любой социальной системы, объединенной информационными связями, также характерна определенная структура. Эффективность функционирования системы существенно зависит от ее структуры. Структурная организация любой социальной системы определяется законами, уставами, правилами, инструкциями. Структура государства описана в конституции, структура армии — в уставе.
Обобщая всё сказанное о системах, сформулируем следующее определение.
Система — целостная, взаимосвязанная совокупность частей, существующая в некоторой среде и обладающая определенным назначением, подчиненная некоторой цели. Система обладает внутренней структурой, относительной обособленностью от окружающей среды, наличием связей со средой.
Системным подходом называется научный метод изучения действительности, при котором любой объект исследования рассматривается как система, при этом учитываются его существенные связи с внешней средой.
Вопросы и задания
1. Что такое система? Приведите примеры.
2. Что такое структура системы? Приведите примеры.
3. Приведите примеры систем, имеющих одинаковый состав (одинаковые элементы), но разную структуру.
4. В чем суть системного эффекта? Приведите примеры.
5. Что такое подсистема?
6. Выделите подсистемы в следующих объектах, рассматриваемых в качестве систем:
7. Удаление каких элементов из систем, названных в задании 6, приведет к потере системного эффекта, т. е. к невозможности выполнения основного назначения систем? Попробуйте выделить существенные и несущественные с позиции системного эффекта элементы этих систем.
Что такое система информатика 11 класс семакин конспект
Если Вы не нашли темы для своего учебника, то можете добавить оглавление учебника и получить благодарность от проекта «Инфоурок».
Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки
Время чтения: 11 минут
Путин поручил не считать выплаты за классное руководство в средней зарплате
Время чтения: 1 минута
В Госдуме проверят содержание учебников русского языка как иностранного
Время чтения: 2 минуты
В российских школах могут появиться «службы примирения»
Время чтения: 1 минута
Дума проведет расследование отклонения закона о школьных онлайн-ресурсах
Время чтения: 2 минуты
Путин призвал повышать уровень общей подготовки в колледжах
Время чтения: 1 минута
Учителям предлагают 1,5 миллиона рублей за переезд в Златоуст
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Урок по информатике на тему: «Система. Модели систем» (11 класс)
УРОК № ______ (11 класс)
8)Модели «черного ящика».
9)Структурной модели системы.
1)Составные части информатики.
2)Разделы составных частей информатики.
1)творческие способности личности;
2)навыки логического мышлении;
4)интерес к предмету, к будущей специальности.
1)общую культуру поведения;
4)культуру молодого специалиста;
5)чувство ответственности за принимаемые решения;
6)умение защищать и отстаивать свои предложения;
Основные понятия и термины:
Система. Состав системы. Подсистема. Структура системы. Системный подход. Свойства системы. Анализ системы. Модель «черного ящика». Модель состава. Граф. Дерево.
Основные этапы урока.
Ход урока:
1) Организационный момент – 5 мин.
2) Новый материал (объяснение по конспекту) – 30 мин.
3)Закрепление материала, изученного на уроке – 5 мин.
5) Домашнее задание – 2 мин
Межпредметные связи : физика, математика
Работа студентов на уроке : Ведение конспекта, ответы студентов на вопросы преподавателя.
Цель этапа: настроить учащихся на работу на уроке.
Содержание: знакомство с группой, отметить отсутствующих, заполнить журнал; цели изучения информатики в школе в целом и на курсе в частности, сообщить ход урока, тему и цели урока.
1) И. Семакин, Е. Хеннер «Информатика 10 – 11 класс».
3) Н. Угринович «Информатика и информационные технологии 10 – 11 класс».
4) А. В. Соколов «Основы информатики».
5) Н. Макарова «Информатика и информационные технологии 11 класс».
2. Изучение нового материала – 30 мин.
Цель этапа: дать учащимся знания по теме: «Система. Модели систем».
Понятие системы относится к числу фундаментальных научных понятий. Как и для информации, для системы нет единственного общепринятого определения. Это понятие используется нами в бытовой речи, в научной терминологии. Примеры употребления: система образования, транспортная система, система связи, Солнечная система, нервная система, Периодическая система хим. элементов, информационная система.
Система – совокупность материальных или информационных объектов, обладающая определенной целостностью.
Состав системы – совокупность входящих в неё частей (элементов). Пример: компьютер (процессор, память, устройства ввода/вывода). Процессор тоже система (АЛУ, устройство управления, транзисторы, регистры, кэш-память). Процессор следует называть подсистемой, т.к. он входит в состав компьютера. АЛУ процессора тоже система (сумматоры, и др.).
Подсистема – система, входящая в состав другой, более крупной системы.
Вывод: Всякая система представляет собой иерархию составляющих ее подсистем.
Системный эффект.Система – средство достижения цели. Примеры: ТС – перевозка людей и грузов, здравоохранение – лечение, компьютер – работа с информацией.
Наука о системах – системология.Принцип эмерджентности или закон системного эффекта – целое больше суммы своих частей. Пример: сложная система организма животного или человека.
Связи (отношения) в системе. Части системы всегда связаны между собой, находятся в определенных отношениях. Примеры: детали авто – болты, сварка и др., ЛЭП, компьютеры в сети и т.д.
Отношения между частями соц. систем: подчинения, вхождения, родственных связей. Эти связи реализуются через прямое общение, переписку, технические средства связи, СМИ. Человек является частью многих систем: семьи, класса, коллектива, государства и т.д. Во всех системах он находится в состоянии инф. взаимодействия с другими людьми.
Большое значение инф. связи имеют для деятельности организаций и коллективов (производственный процесс, армия, и т.д.).
Системный эффект обеспечивается не только наличием нужного состава частей системы, но и существованием необходимых связей между ними.
Структура системы – совокупность связей, существующих между частями системы.
Исследование некоторой реальной системы состоит из двух этапов: этапа анализа и этапа синтеза.
Анализ системы – выделение ее частей с целью прояснения состава системы. Мы говорили, что каждая часть системы это подсистема и у этой подсистемы есть свои части. Но невозможно раскладывать систему бесконечно. На чем-то придется остановиться. Что-то принять за простые и неделимые элементы.
Также необходимо знать структуру связей между частями системы. Только в совокупности состава и структуры можно понять состояние и поведение системы. Поэтому анализ – 1 этап ее исследования. 2 этап – синтез.
Синтез – мысленное или реальное соединение частей в единое целое. В результате синтеза создается целостное представление о системе, объясняется механизм системного эффекта.
Системным анализом называется исследование реальных объектов и явлений с точки зрения системного подхода, состоящее из этапов анализа и синтеза.
Вход системы – это воздействие на систему со стороны внешней среды, а выход – это воздействие, оказываемое системой на окружающую среду. В такой модели внутреннее устройство системы скрыто. Поэтому ее и называют «черным ящиком». Пример: университет – «черный ящик». На входе – выпускники школ, на выходе – специалисты.
Как уже говорилось, результатом анализа системы является определение ее состава. Если описание системы ограничить перечислением ее частей, то мы получим модель состава. Пример: система «Университет» и ее подсистемы со своим составом. Такой модели недостаточно, но она дает более подробное представление об университете, чем модель «черного ящика».
Также называют структурной схемой. На этой структурной схеме отображается состав системы и ее внутренние связи. Для отображения структурной схемы используются графы.
Иерархическая структура, граф которой называется деревом. Дерево – ориентированный граф, хотя стрелки не всегда рисуются. Каждая вершина может быть связана с одной вершиной верхнего уровня (исходной) и множеством вершин нижнего (порожденными). Единственная вершина самого верхнего уровня называется корнем дерева. Вершины нижнего уровня, у которых нет порожденных вершин – листьями дерева. Дерево является связным графом. Это значит, что между двумя любыми вершинам имеется хотя бы один путь, связывающий их между собой. В дереве отсутствуют петли – замкнутые траектории связей.
Структура файловой системы внешней памяти является иерархической. Вершины графа – папки и файлы. Дуги отражают отношения вхождения одних вершин в другие. Папка самого верхнего уровня называется корнем дерева. Конечные вершины (листья) – это файлы и пустые папки.
3. Закрепление материла – 5 мин.
Цель этапа: проверить усвоение учащимися материала по изученной теме.
Фронтальный опрос учащихся по изученной теме.
1)Что такое система? Примеры
2)Что такое структура системы?
3)Что такое подсистема?
4)Какие существуют типы системы?
5)Что такое граф? Из чего он состоит?
6)Какой граф называется ориентированным? Какой неориентированным?
4. Подведение итогов – 3 мин.
Цель этапа: развитие творчества и интереса к предмету.
Конспект урока информатики в 11 классе на тему«ТБ.Система и системный подход»
ТБ.Система и системный подход
Урок 1 (получение новых знаний)
Тема: «ТБ.Система и системный подход»
Определить значимость системного подхода как одного из основополагающих методов изучения науки информатики
Рассмотреть структуру понятия «система»; выяснить, как изменяется структура одной и той же системы в зависимости от решаемой задачи;
Развивать потребность в систематическом осмыслении, переработке и оценивании большого объема информации, что является необходимым условием для дальнейшего продолжения образования.
Формировать у обучающихся понятие глобальной информатизации общества, в которой информация становится «средой обитания» человека, а информационная деятельность – главным фактором общественного развития.
Современное общество идет к глобальной информационной цивилизации, в которой информация становится «средой обитания» человека, а информационная деятельность – главным фактором общественного развития. Современному человеку необходимо изучать структуру информатизации. Начнем изучение с введения понятия «система». Важно усвоить, что именно системный подход связывает информатику с другими предметами и является основой применения компьютера к широкому спектру практических задач.
Получение новых знаний
Понятие «система» является вполне привычным и интуитивно понятным. Оно используется в различных областях знания и в самых разных контекстах. Содержание понятия очень многократно:
применительно к реальным физическим объектам (Солнечная система, молекула как система атомов, компьютер как система аппаратного и программного обеспечения);
к абстрактным объектам, являющимися продуктами теоретического обобщения (система счисления, система синтаксических правил русского языка, периодическая система Д.И. Менделеева);
к процессам, включающим человеческую деятельность (система образования, система подготовки авиадиспетчеров, система телевещания, система работы актера над собой К.С. Станиславского)
Общим для всех систем является:
Все следующие объекты можно рассматривать как системы: кристалл как система атомов, живой организм как система клеток, компьютер, коллектив класса, Вселенная как система звезд и планет…
Согласно общей теории систем любой реальный объект (предмет, явление, событие) можно рассматривать как систему. В то же время любую систему можно рассматривать как самостоятельный объект.
Предполагаемый ответ: и, да и нет. Употребляясь в разных контекстах, отражают разные взгляды на объект.
Объекты, в которых отражен системный характер: система отсчета, система охлаждения двигателя, банковская система, система социального обеспечения, операционная система ЭВМ, система безопасности, файловая система компьютера…
Чтобы кокой-то объект можно было рассматривать как систему, необходимо прежде всего уметь выделять в нем основные составляющие его элементы и взаимосвязи между ними. Причем, связи могут иметь различную природу: физическую, химическую, биологическую, социальную…
Пример. (закончить таблицу дома)
Материальные, финансовые и информационные потоки между цехами и отделами
Система линейных уравнений
Изобразим структуру системы в виде графа:
Фразу А.С. Пушкина «Издревле сладостный союз
Поэтов меж собой связует»;
Структуру молекулы воды;
Структуру локальной сети, организованной по кольцевому принципу.
В рамках одной и той же системы в зависимости от решаемой задачи (поставленной цели) можно провести структуризацию по-разному.
В системе «школа» можно выделить структуру управления, структуру параллелей классов, структуру профильных классов
Пример. (дома: привести еще несколько примеров эмерджентности)
Если телевизор или радиоприемник разобрать на части, то они не смогут выполнять функции по приему и трансляции радиопередач;
Главы романа в отдельности не передают сюжета и замысла романа в целом…
Два класса могут сравниваться по количеству учеников, успеваемости, по результатам спортивных достижений…;
Параметры литературного произведения…
Параметры справочной системы…
Пример. (закончить дома)
Успеваемость класса выросла. Это может свидетельствовать, в частности, о возрастании интереса учеников к учебе…
Количество содержания документов в справочной системе увеличилось…
Виды систем: (дома: привести примеры)
материальные и информационные (абстрактные);
естественные и искусственные (конструктивные);
неорганические и органические;
статичные и динамичные;
детерминированные (вполне определенные) и стохастические (вероятностные);
замкнутые и открытые;
стационарные и нестационарные;
стабильные и нестабильные;
устойчивые и изменяющиеся;
развивающиеся и деградирующие.
Эти и др. аспекты изучаются в таких отраслях научного знания как системный анализ, общая теория систем…
Система — это совокупность материальных или информационных объектов, обладающая определенной целостностью.
Системы бывают естественные и искусственные. Естественные системы — это природные системы. Примеры: системы звезд и планет, растительность и животный мир Земли, молекулы и атомы. Искусственные системы создаются людьми — это заводы, дороги, образование, культура, здравоохранение, компьютеры, самолеты и др. Некоторые системы объединяют в себе части естественного и искусственного происхождения. Например: гидроэлектростанция, городской парк.
§ 2. Модели систем
применительно к реальным физическим объектам (Солнечная система, молекула как система атомов, компьютер как система аппаратного и программного обеспечения);