4.3. Поняття модульної будови системи

Перейдемо до введення наступної важливої групи понять. Дотепер ми називали зв'язком впливу одного елемента (або групи елементів) на інший елемент (групу). Ніщо не заважає поширити поняття зв'язку і на взаємодію системи з «несистемою», яку звичайно називають зовнішнім середовищем. Наступний крок у дослідженні зв'язків у системі полягає у виділенні для даного елемента:

а) всіх тих впливів, які діють на нього з боку інших елементів і «несистеми»;

б) впливів, які він виявляє на інші елементи і «несистему».

Першу групу впливів прийнято називати входами (впливу «на елемент»), а другу – виходами (впливу «від елемента»).

Як правило, виходи елемента визначаються входами і його внутрішньою будовою. У такому випадку говорять, що вихід є функцією від входу і самого елемента.

Мова входів і виходів переноситься на довільну сукупність елементів, включаючи і всю систему в цілому. І тут можна говорити про всі вхідні і вихідні впливи. Це не просто зручний, але досить плідний підхід до розгляду системи, оскільки, характеризуючи групу елементів тільки входами і виходами, можна одержати можливість оперувати цією частиною системи, не вникаючи, як зв'язані і взаємодіють між собою її елементи. В такому випадку уникнути деталізації в описі при збереженні основних особливостей системи.

Група елементів системи, описувана тільки своїми входами і виходами, що володіє певною цілісністю – називається модулем.

Система може представлятися набором модулів і сама розглядатися як модуль. Модульна побудова системи, як правило, визначає її декомпозицію. Нерідко вона визначає і структуру. Однак, значення поняття модуля в системному аналізі і суміжних з ним дисциплінах ще ширше. Розподіл системи на модулі – це зручний і найпоширеніший метод роботи зі штучними системами, включаючи їх створення (проектування), перевірку, настроювання, вдосконалення. Саме модульна будова системи в комбінації із принципом введення все більших модулів при збереженні доступного для огляду обсягу входів і виходів дозволяє розглядати, в принципі, як завгодно складні системи. Прикладами реалізації цього положення на практиці є створення із сотень тисяч елементів (матеріальних, інформаційних, енергетичних) обчислювальних машин четвертого покоління, а також створення інформаційних систем і обчислювальних мереж, що охоплюють цілий ряд країн, включаючи їх багаторівневе програмне забезпечення. Розробка таких систем звичайно йде «зверху», із продумуванням призначення, входів і виходів модулів верхнього рівня, і далі спускається вниз, усе більшою мірою деталізуючи систему.

Схематичне зображення модуля наведено на рис. 4.5..

Входи

Виходи

Рис. 4.5.

Тут – зовнішні ( від «не-системи») впливу на елементи модуля J; зв'язки від інших елементів системи на елементи модуля J; – зв'язки (впливу) від елементів модуля J на інші елементи системи; – зв'язки (впливу) від елементів модуля на не-систему, їх також можна розглядати як частинуFJ функції системи F, яка реалізується модулем J. У цьому випадку маємо {}= FJ . Тепер можна записати модуль у вигляді перетворення:

Помітимо також, що поняття модуля близько до концепції «чорного ящика» в кібернетиці – так називають об'єкт, в якому відома тільки залежність виходів від входів. Однак, на відміну від такої крайньої ситуації тут, при дослідженні складних систем, звичайно можна проаналізувати, що ж відбувається всередині модуля, але зручно не робити цього на певній стадії розгляду.

Важливість понять модуля, входу, виходу підкреслюється більшою кількістю їх синонімів у різних розділах науки і техніки. Так, наприклад, синонімом модуля є «агрегат», «блок», «вузол», «механізм» в техніці; «підпрограма», «програмний модуль», «логічний блок» – в програмуванні; «підрозділ», «комісія» – в організації і керуванні. Типовими входами і виходами є пари «сигнал – відгук», «вплив (збурення) – реакція», «запит – відповідь», «аргумент – рішення», або, більш широко, «інформація – ухвалення рішення», «керування – рух», тощо.