Вреднаяфункция газовой плиты – утечка газа.
Достаточнаяфункция газовой плиты – нормальный нагрев объекта до заданной температуры.
Избыточнаяфункция газовой плиты – избыточный нагрев объекта, например, вода выкипела, мясо сгорело.
Недостаточнаяфункция газовой плиты – слабый огонь, например, недостаточный для закипания воды.
Пример 3.13. Компьютер
Функция компьютера – обрабатывать информацию.
Бесполезнаяфункция – затраты энергии, когда на компьютере не работают, а он включен. Компьютер должен работать только тогда, когда вводится, обрабатывается и выводится информация. Во все остальное время компьютер впустую расходует энергию.
Вредныефункции компьютера – электромагнитное излучение от компьютера и Wi-Fi, шум от вентилятора.
Достаточнаяфункция компьютера – его нормальная работа.
Недостаточнаяфункция компьютера – когда происходит долгая обработка информации, например, при скачивании информации из Интернета.
Пример 3.14. Телефон
Функция телефона – передавать звуковой сигнал, например, речь.
Бесполезнаяфункция. Если телефон включен, а по нему не говорят – бесполезная функция. Телефон должен работать только тогда, когда передается сигнал. Во все остальное время телефон впустую расходует энергию. В любые перерывы сигнала телефон должен отключаться и включаться с появлением сигнала.
Вреднаяфункция. Электромагнитное излучение, возникающее при разговоре по мобильному телефону, вредно воздействует на окружающую аппаратуру, поэтому в самолетах и в больницах не разрешается разговаривать по мобильному телефону. Антенны ретрансляторов мобильной связи вредно воздействуют на окружающих.
Достаточнаяфункция телефона – когда телефон работает нормально.
Избыточнаяфункция телефона – когда звук передается слишком сильно, и он искажается.
Недостаточнаяфункция телефона – когда сигнал плохо слышен.
Пример 3.15. Автомобиль
Функция автомобиля – перемещать людей.
Бесполезнаяфункция автомобиля – затраты энергии, когда автомобиль стоит, а двигатель работает, например, на светофоре.
Вредныефункции автомобиля – выбрасывание в атмосферу выхлопных газов, загрязняя окружающую среду.
Достаточнаяфункция – нормальная работа автомобиля.
Избыточнаяфункция. Автомобиль рассчитан на скорость движения, значительно превышающую допустимую скорость.
Недостаточнаяфункция – это, когда автомобиль не можем выбраться из заноса снега, грязи или преодолеть очень крутой подъем.
В определение функции входило понятие процесс.
3.1.4. Процесс
Процесс (от лат. «processus» – продвижение):
1) последовательная смена состояний стадий развития;
2) совокупность последовательных действий для достижения какого-либо результата (например, производственные потребности – последовательная смена трудовых операций).
Для функционирования технических систем мы в основном будем рассматривать второе определение. Первое определение характерно для развития систем.
Пример 3.16. Приготовление кофе
Операция 1 – измельчение зерен кофе. Операция 2 – молотый кофе засыпается в турку. Операция 3 – турку заливается водой. Операция 4 – турку ставят на огонь или помещают в разогретый песок. Операция 5 – ждут, пока поднимется пенка. Операция 6 – турку снимают с огня. Операция 7 – ожидание пока пенка опустится. Операции 5—7 повторяются несколько раз.
Пример 3.17. Компьютерная программа
Любая компьютерная программа работает по определенному алгоритму – порядку действий. Таким образом, компьютерная программа осуществляет процесс.
Пример 3.18. Алгоритм Евклида
В качестве процесса представим Алгоритм Евклида – метод вычисления наибольшего общего деления (НОД). Это один из древнейших алгоритмов, который используется до сих пор. НОД – это число, которое делит без остатка два числа и делится само без остатка на любой другой делитель данных двух чисел. Проще говоря, это самое большое число, на которое можно без остатка разделить два числа, для которых ищется НОД.
Описание алгоритма нахождения НОД деланием.
1. Большее число делим на меньше число.
2. Если длится без остатка, то меньшее число и есть НОД (следует выйти из цикла).
3. Если есть остаток, то большее число заменяем на остаток от деления.
4. Переходим к пункту 1.
Пример:
Найти НОД для 30 и 18.
30/18 = 1 (остаток 12);
18/12 = 1 (остаток 6);
12/6 = 2 (остаток 0). Конец: НОД – это делитель. НОД (30, 18) = 6.
Пример 3.19. Компилятор
Большинство компиляторов переводит программу с некоторого высокоуровневого языка программирования в машинный код, который может быть непосредственно выполнен процессором.
Процесс компиляции состоит из следующих этапов:
1. Лексический анализ. На этом этапе последовательность символов исходного файла преобразуется в последовательность лексем. Цель лексического анализа – подготовить входную последовательность к грамматическому анализу.
2. Синтаксический (грамматический) анализ. Последовательность лексем преобразуется в дерево разбора.
3. Семантический анализ. Дерево разбора обрабатывается с целью установления его семантики (смысла) – например, привязка идентификаторов к их декларациям, типам, проверка совместимости, определение типов выражений и т. д. Результат обычно называется «промежуточным представлением/кодом», и может быть дополненным деревом разбора, новым деревом, абстрактным набором команд или чем-то ещё, удобным для дальнейшей обработки.
4. Оптимизация. Выполняется удаление излишних конструкций и упрощение кода с сохранением его смысла. Оптимизация, может быть, на разных уровнях и этапах – например, над промежуточным кодом или над конечным машинным кодом.
5. Генерация кода. Из промежуточного представления порождается код на целевом языке. В конкретных реализациях компиляторов эти этапы могут быть разделены или наоборот совмещены в том или ином виде.
Каждый из этих этапов имеет свою программу, работающую по определенному алгоритму – процессу.
Понятия процесс и функция тесно связаны с понятием поток. Он осуществляет процесс и выполняет функцию.
3.1.5. Поток
Поток может быть:
– вещественным (поток вещества);
– полевым (поток поля);
– информационным (поток информации).
К вещественным потокам относятся все виды транспортных систем, потоки сыпучих, жидких и газообразных веществ, в частности использующих, трубопроводы, например, пневматическая почта и т. д.
К полевым потокам можно отнести потоки электричества, например, проходящие по проводам, световые потоки, например, по оптоволоконным кабелям, магнитные потоки, различные излучения и т. д.
Информационные потоки могут распространяться различными путями: через печатные материалы, Интернет, радио и телевидение и т. д. Носителями информации является вещество и / или поле (энергия).
Кроме того, потоки могут быть внутренние и внешние.
Потоки осуществляют взаимодействия и выполняют работу.
Внутренниепотоки осуществляют воздействия одного элемента системы на другой или их взаимодействие по организованным связям между ними.
Внешние потоки осуществляют взаимодействие системы с надсистемой, окружающей средой и обратное влияние надсистемы и окружающей среды на систему.
Отсутствие учета таких влияний может не только отрицательно сказаться на работоспособности системы, но и вредно влиять на внешнюю среду.
Пример 3.20. Кондиционер
Кондиционер, с помощью вентилятора, создает поток воздуха (холодного или горячего). Это внешний поток вещества.
Поток фреона – это внутренний поток вещества.
Электричество, подводимое извне, к блоку питания кондиционера – это внешний поток энергии. Потоки энергии от блока питания – это внутренние поток энергии, подводимые к компрессору, вентилятору и блоку управления.
Сигналы, поступающие от датчиков и подающие на компрессор и двигатель вентилятора и другие блоки – это внутренние потоки информации. Инфракрасный сигнал от пульта управления – это внешний поток информации.
Пример 3.21. Компьютер
В компьютер поступает поток внешней информации. Компьютер обрабатывает эту информацию. Это внутренний информационный поток. Компьютер выдает результаты обработанной информации на внешние устройства, например, на монитор – это внешний информационный поток.
Оценку потоков можно проводить по:
1. Полезности.
2. Степени их выполнения.
Опишем оценку потока:
1. По полезности:
– полезный;
– бесполезный;
