Проектирование распределенных информационных систем - Елена Чернопрудова

Первая лекция предназначена для общего введения в теорию и практику построения информационных систем на основе баз данных, рассмотрения и обсуждения основных терминов и определений компонентов информационных систем. Лекция посвящена рассмотрению общетеоретических вопросов, касающихся системы баз данных как информационной системы, использующей информационные технологии по обработке информации. Некоторые термины в системе баз данных не имеют четко определенных государственным стандартом определений, что составляет основную проблему однозначного понимания некоторых определений и понятий баз данных как информационной системы. Для решения данной основной проблемы обсудим различные подходы и общепринятые соглашения (нотации), существующие в современной научной литературе.

Ключевые слова: система, управление, информация, данные, базы данных, система управления базами данных (СУБД), уровни представления баз данных, модели данных.

Введение.

В прошлом информация считалась сферой бюрократической работы и ограниченным инструментом для принятия решений. Сегодня информацию рассматривают как один из основных ресурсов развития общества, а информационные системы и технологии как средство повышения производительности и эффективности деятельности людей.

Наиболее широко информационные системы и технологии используются в производственной, управленческой и финансовой деятельности, хотя начались подвижки в сознании людей, занятых и в других сферах, относительно необходимости их внедрения и активного применения.

Основные идеи современной информационной технологии базируются на концепции баз данных (БД), ранее упоминаемых достаточно часто без какого-либо их детального пояснения.

Согласно данной концепции основой информационной технологии являются данные, организованные в БД, адекватно отражающие реалии действительности в той или иной предметной области и обеспечивающие пользователя актуальной информацией в соответствующей предметной области.

Развитие современного промышленного производства и бизнеса невозможно без создания автоматизированных информационных систем (АИС), одно из назначений которых – предоставление пользователю достоверной информации, необходимой для принятия оптимального решения. В настоящее время ни одна из задач управления производством и бизнесом не должна выполняться без применения автоматизированных информационных систем. Сегодня мы должны рассматривать любую деятельность любого специалиста как некоторую систему принятия решений, поэтому специалисту и нужна достоверная информация. Таким образом, одной из важнейших функций информационной системы является информационное обеспечение процесса управления.

Итак, что же такое База данных и Система управления базами данных!

К сожалению, в большинстве книг по этому направлению информационных технологий нет достаточно четких определений. Рассмотрим и обсудим термины и определения, касающиеся баз данных.

Понятие об информационных системах.

Под системой понимают любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как объединенная в интересах достижения поставленных целей совокупность разнородных элементов. Системы значительно отличаются между собой как по составу, так и по главным целям.

Приведем примеры нескольких систем, состоящих из разных элементов и направленных на реализацию различных целей (таблица 1.1).

Таблица 1.1

В информатике понятие “система” широко распространено и имеет множество смысловых значений. Чаще всего оно используется применительно к набору технических средств и программ. Системой может называться аппаратная часть компьютера. Системой может также считаться множество программ для решения конкретных прикладных задач, дополненных процедурами ведения документации и управления расчетами.

Добавление к понятию “система” слова “информационная” отражает цель ее создания и функционирования. Информационные системы обеспечивают сбор, хранение, обработку, поиск и выдачу информации, необходимой в процессе принятия решений задач в любой предметной области. Появление электронных вычислительных машин и персональных компьютеров предопределило создание и внедрение автоматизированных информационных систем (АИС), которые значительно повысили производительность и результативность информационных технологий по обработке и выдачи информации.

В качестве основного классификационного признака АИС целесообразно рассматривать особенности автоматизируемой профессиональной деятельностипроцесса переработки входной информации для получения требуемой выходной информации, в котором АИС выступает в качестве инструмента должностного лица или группы должностных лиц, участвующих в управлении организационной системой.

В соответствии с предложенным классификационным признаком можно выделить следующие классы АИС (рисунок 1.1):

Рисунок 1.1 – Классификация АИС

АИС – взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.

Современное понимание АИС как системы предполагает использование в качестве основного технического средства переработки информации персонального компьютера. Кроме того, техническое воплощение информационной системы само по себе ничего не будет значить, если не будет учтена роль человека, для которого предназначена производимая информация и без которого невозможно ее получение и представление.

Структуру АИС составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами.

Подсистема – это часть системы, выделенная по какому-либо признаку.

Общую структуру информационной системы можно рассматривать как совокупность подсистем независимо от сферы применения. В этом случае говорят о структурном признаке классификации, а подсистемы называют обеспечивающими. Таким образом, структура любой информационной системы может быть представлена совокупностью обеспечивающих подсистем (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Структура АИС как совокупность обеспечивающих подсистем

Среди обеспечивающих подсистем обычно выделяют информационное, техническое, математическое, программное, организационное и правовое обеспечение. В понятии АИС присутствуют три очень важных, емких, ключевых, философско-методологических и специально-научных понятия:

– система;

– управление;

– информация.

И поэтому, чтобы разобраться в АИС, необходимо прежде всего выяснить:

– что такое система;

– что такое управление;

– что такое информация.

Система (от греч. SYSTEMA –целое, составленное из частей соединение) – это совокупность элементов, взаимосвязанных друг с другом, образующая определенную целостность, единство.

Введем набор понятий, связанных с использованием слова “система”.

Элемент – некоторый объект (материальный, энергетический, информационный), обладающий определенным функциональным назначением, отличающимся от назначения системы.

Введем обозначения:

М – элемент;

{М}– совокупность элементов;

М∈ {М} – принадлежность элементов совокупности.

Вопрос. Сколько или какое количество элементов необходимо, чтобы их совокупность стала системой? Древние философы спорили – сколько нужно камней, сложенных вместе, чтобы они образовали кучу. Вся доступная разуму человека природа состоит из систем, которые могут быть различны по масштабам: от бесконечно больших (галактика) до бесконечно малых (атом); различны по природе: материальные, энергетические, информационные. Практически любой объект с определенной точки зрения может рассматриваться как система, если совокупность элементов обладать двумя признаками: а) связями, которые позволяют посредством переходов по ним от элемента к элементу соединить два любых элемента совокупности (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 – Связь двух элементов

Х12 – воздействие элемента М1 на элемент М2;

Х21 – воздействие М2 на М1.

б) Свойством (назначением, функцией), отличным от свойств отдельных элементов совокупности.

По степени автоматизации решения своих функциональных задач системы могут быть:

– ручные, т.е. без средств автоматизации;

– автоматизированные, т.е. со средствами автоматизации при участии человека;

– автоматические, т.е. типа «автомат» без участия человека.

Дадим определение АСУ согласно ГОСТ 19675-74:

АСУ – это человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления в различных сферах человеческой деятельности.