VISOKA TEHNIČKA ŠKOLA STRUKOVNIH STUDIJA U ZRENJANINU
Nastavni predmet:
TEORIJA SISTEMA
Studijski program: Modul:
Inženjerski menadžment Računarstvo
Sistemsko modelovanje tehničkog sistema - Mobilni telefon -
PREDMETNI NASTAVNIK: Dr Robert Molnar
STUDENT, Br. indeksa.: Kristian Skakić, 58/010
U Zrenjaninu, jun 2011. god.
Zadatak : Prikazati sistemski model jednog slobodno odabranog tehničkog sistema. Zadatak izraditi u 2 dela: a) Analitički deo ( sistem analiza ), sastoji se iz 12 tačaka :
1. Okruženje sistema 2. Ulazi – izlazi sistema, 3. Delovi (komponente, elementi podsistema), 4. Osnovne funkcije i procesi sistema, 5. Razvojne funkcije i procesi sistema, 6. Upravljačke funkcije i procesi sistema, 7. Statička struktura sistema, 8. Dinamička struktura sistema, 9. Resursi sistema, 10. Algoritam opstanka (ponašanja,funkcionisanja sistema), 11. Algoritam razvoja (dugoročnog opstanka), 12. Algoritam upravljanja. b) Sintetitski deo Postupkom kreativne sinteze prikazati integralni sistemski model. Napomena : •
•
• •
Zadatak uraditi sa minimum 6 aspekata ( , …, Rezultate prikazati:
)
Tekstualno Grafički
Zbog specifičnosti ciljeva koji treba da se postigne sa ove poslednje 3 vežbe (globalno razmisljanje, integralni i kreativni pristup u resavanju problema), material za njih se neće izložiti u vidu rešenih primera, već će se studentima, u vidu DODATAKA, dati neophodne osnove, kao uvod u problematiku koja se rešava u ovim vežbama.
Černiček, I., Teorija sistema, Stylos, Novi Sad, 1996.
2
Mobilni telefon Prva generacija mobilnih celularnih sistema pojavila se početkom 1980-e godine. Kod ovih sistema korišćena je analogna tehnologija, tako da su imali dosta skromne karakteristike: loš kvalitet glasa kao i ograničenu zonu pokrivanja. Prvi celularni sistem za mobilnu telefoniju pod nazivom AMPS ( Advanced Mobile Phone Systems ) razvijen je 1971. godine u SAD od strane "Bell Laboratories ". Kao tehnika višestrukog pristupa za ostvarivanje veze izmedju mobilnih pretplatnika i bazne stanice koristi se multipleks na principu frekvencije raspodele kanala (FDMA – Frequency Division Multiple Access). AMPS koristi opseg učestalosti izmedju 824MHz i 894MHz za analognu mobilnu telefoniju. Sledeća revolucionarna pojava je uvođenje " digitalnog " prenosa u mobilnu telefoniju , umesto dotadašnjeg " analognog ". Digitalni prenos znači da se govor prvo pretvara u niz brojeva , zatim se ti brojevi radio - signalima prenose između centrale i korisnika , da bi se na kraju ponovo iz brojeva regenerisao govor. Razliku između analognog i digitalnog pokušaćemo da objasnimo na primeru : zamislite da promene svoje težine svakodnevno pratite i upisujete u svesku na jedan od dva načina : 1 u obliku linije koja ide naviše kad vam težina raste i naniže kad vam težina opada ili 2. . u obliku tabele u koju brojčano unosite promene Ako tu svesku . pošaljete svom lekaru , on će na osnovu dobijene linije ili na osnovu brojeva , steći predstavu o promenama vaše telesne težine . Prenos informacija koji ste na prvi način ostvarili je analogan , a na drugi digitalan .) U međuvremenu smo naučili da je mobilni telefon mali aparat , težak oko stotinu grama, koji radi na baterije, može potrajati sa njima i, opciono pozovete bilo koji telefonski broj na Zemlji.Ima svoj jedinstveni broj tako da možemo pozvati bilo koga ko zna broj, bez obzira da li se zove „običnog“ ili mobilnog telefona.Naučili smo da razlikujemo kućne „bežične“ telefone koji, takođe rade na baterije, ali se koriste samo u blizini tradicionalnog „fixnog“ konekciju na telefonsku mrežu grada. Mobilna telefonija je jedna od najpopularnijih oblika komunikacije u modernom svetu. On omogućava odličnu telefonsku uslugu mobilnih učesnika, prenos podataka (faxove, kratke poruke (SMS), E-mail ... ) napredno računa, zahvaljujući kojima korisnika i provajdera tačno izveštava o pojedinačnim i rezime naloga, privatnosti i bezbednosti komuniciranja i još mnogo toga. U početku je sve izgledalo skromnije, da bi naporan rad generacije inžinjera i naučnika došao do onoga što danas imamo. Postoji više tipova mobilnih telefona: • •
Touch screen Slider
Černiček, I., Teorija sistema, Stylos, Novi Sad, 1996.
3
• •
Classic Folder (na preklapanje)
Ekran osetljiv na dodir je elektronski vizuelni prikaz koji može da detektuje prisustvo i lokacijudodir unutarizložbenog prostora . Termin se generalno odnosi na dodirivanjeprikazuređaja saprstom ili rukom. Ekrani osetljivi na dodir može da smisao drugih pasivnih objekata, kao što suolovke . Kontroleri su uobičajene u uređajima kao što su sve -u-jednom računara, tableta računara i smartphone ..
Aspekti posmatranja: 1. 2. 3.
Aspekta bežičnih mreža (ξ1) Aspekta obrade podataka(ξ2) Aspekta tehnološkog (ξ3)
Černiček, I., Teorija sistema, Stylos, Novi Sad, 1996.
4
a) analitički deo 1.OKRUŽENJE SISTEMA Okruženje sistema je sve ono sto se nalazi van sistema. Ovo je veoma širok pojam, koji bi u krajnjoj liniji mogao da se svede na to da je okruženje bilo kojeg sistema čitav univerzum. Pod okruzenjem jednog sistema treba podrazumevati celokupnost svih susednih sistema koji imaju najmanje jedan element cija je ulazna velicina istovremeno I izlazna velicina razmatranog sistema. . Podela celine na sistem i okruzenje može da bude potpuno proizvoljna i zavisi od zadatka posmatrača koji tu celinu izučava.
E l e k tr o e n r g e ts k i sistem
P r o s to r n o o k r u ž e n j e
P ro d a j n i o b j e k a t
Sistem
S e r v is n i c e n t a r provajder
Ministarstvo finansija L j u d: i P ro je k t ,a n t s e rv is,pe ro r i z v o đ, a č k o ris n,diko b a v lja č
Černiček, I., Teorija sistema, Stylos, Novi Sad, 1996.
5
• Projektant je elemenat okruženja od koga zavisi da li će, u kom obliku i kako egzistirati posmatrani sistem. • Proizvođač nastavlja posao koji je projektant započeo na putu stvaranja sistema. • Korisnik je tu da postojeći sistem koristi u cilju zadovoljenja svojih potreba i tako ukaze na njegovu funkcionalnost. • Elektro-energetski sistem je osnovni izvor odakle se crpi energija neophodna za funkcionisanje sistema. • Prodajni objekat je okruženje sistema u kojima se mobilni telefon nalazi dok nestigne do mesta odredišta. • Servisni centar / provajder je najbitnije okruženje sistema. Bez njega mobilni telefon ne di imao funkciju za koju je svrsishodno napravljen. • Ministarstvo finansija je takođe okruženje sistema. Razgovori se naplaćuju, a preko PDV-a snabdeva se državni budžet.
Černiček, I., Teorija sistema, Stylos, Novi Sad, 1996.
6
2. ULAZI – IZLAZI SISTEMA Ulazi i izlazi iz sistema mogu biti najrazličitije prirode, npr. materijali, informacije, novac, energija, ljudi, predmeti itd. Bitno je da se njihove vrste, veličine i intenzitet mogu odrediti i ustanoviti uticaj njihovih promena na funkcije. Za njih se takođe moraju odrediti merne veličine i merne jedinice. Ulaz sistema predstavlja uticaj okruženja na sistem. Može biti: repromaterijal, energija, informacije, finansijski kapital, kadrovi. Izlaz iz sistema predstavlja uticaj sistema na okruženje. Bitan je samo onaj izlaz koji ima nekog odraza na funkcije sistema. Izlazna mesta mogu predstavljati: izlazni podatak, post-uslov, oslobođeni resurs, proizvod. Ulazi sistema
USB
Električna energija
Informacije
IR i Bluetooth
Radio signal Telekomunikacioni signal
Punjač
Zvuk
Kartice
M o b i l n i t e l e f o n
Izlazi sistema
Informacije
Vibracija
IR i Bluetooth
Zvuk
Telekomunikacioni signal
Svetlost
Ulazi sistema: Černiček, I., Teorija sistema, Stylos, Novi Sad, 1996.
7
• USB – ( engl. Universal Serial Bus - univerzalna serijska magistrala ili opšta posledovna sabirnica ) je spoljašnji priključak koji ulazi u mobilni i povezuje se sa računarom. • Električna energija – ulazi u mobilni dok je na punjaču • Informacije su podaci koje sistem prima iz svog okruzenja i na osnovu njih upravlja svoje ponašanje. • IR i Bluetooth – IR je infracrveni signal koji služi za slanje podataka ali na kratkim relacijama od drugog uređaja. Bluetooth je plavi signal koji takođe služi za prenos podataka, mnogo je brži i može da bude na većoj udaljenosti od drugog uređaja koji prihvata podatke. • Telekomunikacioni signal – je ulazni deo sistema jer mobilni telefon prima mrežni signal. • Punjač – ulazi u mobilni telefon preko kabla i napaja ga strujom • Kartice – postoje memorijske kartice i SIM kartice Izlazi sistema: • Informacije su podaci koje sistem prima iz svog okruzenja i na osnovu njih upravlja svoje ponašanje. • Vibracija - je oslobođeni resurs, koji nam daje neka obaveštenja ili upozorenja. • IR i Bluetooth – IR je infracrveni signal koji služi za slanje podataka ali na kratkim relacijama od drugog uređaja. Bluetooth je plavi signal koji takođe služi za prenos podataka, mnogo je brži i može da bude na većoj udaljenosti od drugog uređaja koji prihvata podatke. • Zvuk – izlazi iz mobilnog telefona, kako preko slušalica tako i preko zvučnika koji se nalazi u telefonu. • Telekomunikacioni signal – je izlazni sistem iz mobilnog telefona jer preko njega salje podatke, kako zvučne tako i pisane drugom telefonu. • Svetlost – šalje se preko displeja i blica.
Černiček, I., Teorija sistema, Stylos, Novi Sad, 1996.
8
3. DELOVI SISTEMA Delovi sistema su komponente sistema. Od više delova sistema sačinjen je neki uređaj koji može da funkcioniše (s pretpostavkom da su delovi ispravni). Svaki deo sistema je bitan u pravilnom funkcionisanju sistema. Delovi sistema mogu biti sačinjeni od raznih vrsta materijala gume, plastike, bakra, gvožđa, ugljenih vlakna.
“S”
ELEM EN TI Flexibilni kabel -služi zapovezivanje kam ere, m ikr ofona
Data port - je ulaz za punjač , USB
Kamera - za fotografisanje
Mikrofon - služi za primanje zvučnih signala
Maska -služi za zaštitu el .ploče, radi imidža ...
Štampana ploča
K OM PON EN TE Tastatura
- služi za unošenje podataka
Kondenzatori
Tranzistori
Otpornici
Diode
Baterija - služi za napajanje telefona
Displej - za fprikaz slike
Antena
Integrisana kola
-služi za prim anje i slanje signala
Slušalica/ zvučnik -služi za slanje zvučnih signala
Elementi sistema: Černiček, I., Teorija sistema, Stylos, Novi Sad, 1996.
9
Štampana ploča (en. Printed Circuit Board ili PCB ili PWB ) je jedan nosač, koji na sebi može nositi elektronske odnosno električne elemente. Fleksibilni kabel je kabel koji povezuje neke komponente u mobilnom telefonu. Data port ili serijski port je vrsta računarskog porta koji služi da se mobilni poveže sa računarom. Mikrofon je električni pretvarač koji pretvara zvuk u električni signal. Antena. Poseduje dve vrste antena, jedna je za prijem i slanje podataka a druga je radio antena koja je integrisana. Slišalica/zvučnik je elektromehanički pretvarač koji pobuđen električnim signalom proizvodi zvuk namenjen ljudskom uhu, tj zvuk frekvencijskog opsega 20-20 000 Hz. Displej je uređaj koji prikazuje obrađene signale kao sliku koju korisnik vidi. •
•
•
• •
•
•
Komponente sistema :
Tranzistor je elektronski sklop koji je napravljen od poluprovodnika, i osnovni je element u mnogih elektronskih sklopovima, kao i osnovna tvorna jedinica elektronskih računara. Obično ima tri izvoda, označena sa B - baza, C - kolektor i E - emiter. Postoje dva tipa, zavisno o unutrašnjoj strukturi, NPN i PNP. Otpornik je dvoprilazna, pasivna elektronička komponenta koja pruža otpor struji, pri čemu je odnos između jačine struje i napona između priključaka u skladu s Ohmovim zakonom. Kondenzator je elektrotehnički element, koji može da sačuva energiju u obliku električnog polja između dveju elektroda razdvojenih sa izolatorom (dielektrikom). Njegova bitna veličina je kapacitivnost. SI jedinica za električnu kapacitivnost je F (farad) po Majklu Faradeju. Dioda je elektronska komponenta koja dozvoljava protok električne struje u jednom smeru bez otpora (ili uz veoma mali otpor) dok u suprotnom smeru predstavlja beskonačan (ili bar veoma veliki) otpor. •
•
•
•
- Integralno kolo se sastoji od: • • •
kućišta, koje je od plastike ili keramike, izvoda pomoću kojih se montira na štampanu ploču i čip-a u središtu integralnog kola, koji je sa izvodima povezan najčešće veoma tankim zlatnim žicama.
Černiček, I., Teorija sistema, Stylos, Novi Sad, 1996.
10
4. OSNOVNE FUKCIJE I PROCESI Proces ili obrada obično opisuje čin uzimanja nešto preko osnivanja i obično rutinski set procedura da ga konvertuje iz jednog oblika u drugi, kao proizvodnju ili upravnog postupka, kao što su prerada mleka u sir, ili prerada papirologije da odobri kredit hipoteka ili pretvaranje računara podataka iz jednog oblika u drugi. Proces podrazumeva korake i odluke na način na posao bude završen. Funkcije kod tehničkog sistema ne postoje.
Procesi
Podprocesi
Aktivnosti
Rad mikroprocesora
Prijem signala
Obrada signala
Slanje signala
Rad memorije
Rad napajanja / baterije
Rad antene
•
Glavni procesi mobilnog telefona su prijem signala i slanje signala.
•
Podprocesi
mobilnog telefona je obrada signala.
Černiček, I., Teorija sistema, Stylos, Novi Sad, 1996.
11
•
Aktivnosti
mobilnog telefona su rad mikroprocesora, rad memorije, rad baterije,
rad antene.
5. RAZVOJNE FUKCIJE Ne postoje ni razvojne fukcije ni procesi kod tehničkog sstema. Nemaju razvoj elemenata.
6. UPRAVLJAČKI PROCESI i FUNKCIJE Uparavljačke fukcije ne postoje. Upravljački procesi su procesi regulacije.
Interni upravljački proces
Rad mikroprocesora
Interni upravljački proces:
Rad mikroprocesora.Procesor poredi zadate instrukcije,vrši prioritetne zadatke pa tek onda sekundarne. Černiček, I., Teorija sistema, Stylos, Novi Sad, 1996.
12
Samoregulacija sistema Sistemi sa upravljanjem koji su u stanju da regulišu svoja ponašanja spadaju u kategoriju samoregulišućih sistema. Za ostvarivanje ovog nivoa upravljanja neophodno je da sistem ima određenu strukturu. Minimalni zahtevi u pogledu strukture su prikazani na slici. Granica sistema Zadata vrednost iz okruženja
Regulator – operativni sistem
(Ux)
(Iy )
(∆X) (Informacija o izlazu)
ulaz
Objekat upravljanja – procesor, memorija
X
izlaz
Y
Slika – Struktura samoregulišućeg sistema
U objekat upravljanja – procesor, memoriju, ulazi neka informacija koja je na izlazu prikazana u vidu video slike na displeju mobilnog ili zvuka na zvučniku. Regulator – operativni sistem dobija zadatu vrednost iz okruženja,od korisnika,kotroliše i obradjuje podatke na ulazu. Prema zadatoj vrednosti operativni sistem preko negativne povratne sprege kontroliše i izvršava zadate prioritete.
Černiček, I., Teorija sistema, Stylos, Novi Sad, 1996.
13
7. STATIČKA STRUKTURA Statička struktura je unija relacija i elemenata sistema. Relacije poseduju identifikaciona, kvalitativna i kvantitativna svojstva. Složeniji slučaj statičke strukture se javlja kada između bilo koja dva elementa može biti veći broj relacija od jedan. Statička strukura se može prikazati u grafičkom i matričnom obliku. “S” Data port
Kamera
Mikrofon
Baterija
ŠTAMPANA PLOČA
Slušalica/ zvučnik
Flexibilni kabel
Antena
Displej
Statička struktura mobilnog telefona : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Štampana ploča – data port Štampana ploča - kamera Štampana ploča - mikrofon Štampana ploča – Slušalice/zvučnik Štampana ploča – antena Štampana ploča – baterija/napajanje Štampana ploča – Flexibilni kabel – displej
Černiček, I., Teorija sistema, Stylos, Novi Sad, 1996.
14
8. DINAMIČKA STRUKTURA U dinamičkoj strukturi sistema relacije imaju identifikacione, kvalitativne i kvantitaitvne osobine (obeležja). Sve ove osobine sem nekih identifikacionih mogu da se menjaju u toku vremena, stoga se obeležavaju sa vremenskog aspekta. Posmatranje relacija pored aspekta vremena neophodno je posmatrati i sa gledišta izvesnosti. Dinamička struktura sistema je usmereni graf, odnosno unija skupa vektora veza i skupa elemenata sistema. “S”
Memorija
Data port
Procesor
Štampana ploča
Skladište memorije (hard disk )
Baterija / napajanje
Obrada slike (mini grafička )
Displej
*Napomena : iz pregledonosnih razloga fizička veza nije uradjena potpuno plavom bojom...već je prikazana crnom + plavom ! (očita su poklapanja izmedju toka električne energije i fizičkih veza). Obostrane strelice označavaju dinamičku vezu izmedju elemenata. Černiček, I., Teorija sistema, Stylos, Novi Sad, 1996.
15
1. Tok električne energije – crna 2. Fizičke veze – plava + crna 3. Tok informacija - crvena
Tok električne energije: U mobilnom telefonu električna energija je glavni resurs, izvor napajanja. Električna energija se kreće iz izvora napajanja do baterije,koja deli napon na štampanoj ploči pa se zatim rasporedjuje do mobilnih komponenti. Fizičke veze : Napajanje je spojeno sa štampanom,a štampana sa procesorom, memorijom, grafičkom, data portom,mini Hard Disk-om. Grafička je spojena sa displejom. Tok informacija : Informacije se šalju iz data porta do štamane pa onda do ostalih komponenti računara kao sto su : procesor,memorija,grafička,mini Hard Disk i na kraju su prikazane u video formatu na displeju.
9. RESURSI SISTEMA Tehnički sistemi ne poseduju sopstvene resurse već je njihovo postojanje u tehničkom sistemu definisano od strane projektanata a ugrađeno od strane proizvođača.
Eksterni resursi
Interni resurs
Električna energija
Baterija mobilnog
Operativni sistem
Černiček, I., Teorija sistema, Stylos, Novi Sad, 1996.
16
10. ALGORITAM OSNOVNOG FUNKCIONISANJA Obavljanje razlicitih poslova svodi se na izvodenje pojedinih osnovnih operacija zadanim redosledom. Pod pojmom algoritma podrazumjevamo tačno opisana pravila za postizanje željenog cilja, odnosno, možemo reći da je algoritam konačan niz nedvosmislenih koraka zapostizanje cilja.
Ulazi(informacije)
Primanje signala
Obrada signala Uspešno
ne
Obradjeni signal
Slanje signala
Izlazi(informacije preko antene)
Černiček, I., Teorija sistema, Stylos, Novi Sad, 1996.
17
11. ALGORITAM RAZVOJA Razvojne funkcije ne postoje,samim tim i algoritam razvoja ne postoji.
12. ALGORITAM UPRAVLJANJA
Ulazi (Električna energija )
Paljenje mobilnog telefona
Dizanje sistema Uspešno
ne
Sistem podignut
Upravljanje pomoću tastature
Zadavanje zadataka operativnom sistemu Uspešno
ne
Operativni sistem upravlja procesorom,memorijom
Izlazi (Slanje video signala na displej)
Černiček, I., Teorija sistema, Stylos, Novi Sad, 1996.
18
