Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Ноября 2011 в 11:59, курс лекций
Курс лекций по дисциплине «Информационные системы» содержит в себе теоретические основы: множество понятий и определений, которые помогут вам в полной мере овладеть данным курсом.
Курс лекций по дисциплине «Информационные системы»
Информация (от лат. Informatio – объяснение) - любые сведения о каком - либо событии, сущности, процессе и т.п., являющиеся объектом некоторых операций: восприятия, передачи, преобразования, хранения и использования, для которых существует содержательная интерпретация. Следовательно, для восприятия информации необходима некоторая воспринимающая система, которая может интерпретировать ее, в том числе преобразовывать, определять соответствие определенным правилам и т.п.
Информация используется во всех областях человеческой деятельности; любая взаимосвязь и координация действий возможны только благодаря информации.
Данные относятся к способу представления, хранения и элементарным операциям обработки информации. Прежде всего, данные - это носитель информации. Образно говоря, данные - это текст в некотом алфавите, а информация - это рассказ (сообщение, информация), имеющая определенный смысл. Для определения понятия данных представим некоторую абстрактную ситуацию:
Имеются:
Тогда говорят, что в памяти наблюдателя находятся “данные”, описывающие состояние системы. В общем случае таким наблюдателем является информационная система.
Т.о. “данные” можно определить как информацию, фиксированную в определенной форме, пригодной для последующей обработки, хранения и передачи информационной системой.
Кроме информации и данных существуют также знания. Знания - это такая информация, к которой применяются алгоритмы логического вывода, позволяющие получить новую информацию. Например, Вы разговариваете с Вашей девушкой, и ее ИС сообщает вам следующую информацию:
А далее Вы, используя эту информацию (как знания!) генерируете новую информацию, которая зависит от той информации, которая хранится в Вашей ИС. В результате логического анализа Вы делаете вывод, что она не прочь где-нибудь погулять с Вами и на основе другой, имеющейся у Вас информации предлагаете шашлыки на природе в веселой компании.
Существуют три аспекта работы с данными (д):
Под информационной технологией (ИТ) будем понимать некоторый процесс, который схематически (в нотации международного стандарта IDEF0) можно представить так:
Рис. 1.
Т.е. как на входе так и на выходе ИТ мы имеем не материю или энергию, а информацию ( от лат. Informatio – объяснение). Технология же происходит от греческого Techno – мастерство, искусство.
В уже достаточно долгой истории компьютерной индустрии (в 1997г. был 50-летний юбилей) всегда можно было выделить два основных направления: вычисления и накопление и поиск информации. Как известно, возникновение компьютеров главным образом стимулировалось необходимостью проведения трудоемких расчетов для создания ядерного оружия и ракетной техники. Объемы требуемых вычислений просто не позволяли произвести их в приемлемое время традиционным коллективом расчетчиков. Итак, первыми пользователями компьютеров и разработчиками компьютерных программ стали вычислительные математики. До сих пор многие представители старшего поколения программистов предпочитают называть себя математиками (или прикладными математиками), даже если в последние 20-30 лет им не пришлось написать хотя бы одну вычислительную программу, не говоря уже о разработке методов и алгоритмов компьютерных вычислений.
Однако почти сразу на появление компьютеров обратили внимание бизнесмены. Как правило, в экономике не требуются массивные расчеты. В распространенных видах гражданского бизнеса (банковское дело, биржевые операции, системы резервирования билетов или мест в гостиницах) основной проблемой всегда являлись объемы информации, которые необходимо собирать, надежно хранить и оперативно обрабатывать. Появление информационных систем, основным назначением которых является решение отмеченной проблемы, явилось ответом компьютерной индустрии в основном на требования мира бизнеса.
Наш курс посвящен именно вопросам хранения, поиска, организации данных и информации в автоматизированных информационных системах, а не вычислениям.
В зависимости от конкретной области применения информационные системы могут сильно различаться по своим функциям, архитектуре, реализации. Однако можно выделить, по крайней мере, два свойства, которые являются общими для всех информационных систем.
Во-первых, любая информационная система предназначена для сбора, хранения и обработки информации. Поэтому в основе любой информационной системы лежит среда хранения и доступа к данным. Среда должна обеспечивать уровень надежности хранения и эффективность доступа, соответствующие области применения информационной системы. Заметим, что в вычислительных программных системах наличие такой среды не является обязательным. Основным требованием к программе, выполняющей численные расчеты (если, конечно, говорить о решении действительно серьезных задач), является ее быстродействие. Нужно, чтобы программа произвела достаточно точные результаты за установленное время. При решении серьезных вычислительных задач даже на суперкомпьютерах это время может измеряться неделями, а иногда и месяцами. Поэтому программисты-вычислители всегда очень скептически относятся к хранению данных во внешней памяти, предпочитая так организовывать программу, чтобы в течение как можно более долгого времени обрабатываемые данные помещались в основной памяти компьютера. Внешняя память обычно используется для периодического (нечастого) сохранения промежуточных результатов вычислений, чтобы в случае сбоя или перерыва в работе компьютера можно было продолжить работу программы от сохраненной контрольной точки.
Во-вторых, информационные системы ориентируются на конечного пользователя, например банковского клерка. Такие пользователи могут быть далеки от мира компьютеров. Для них терминал, персональный компьютер или рабочая станция представляют собой всего лишь орудие их собственной профессиональной деятельности. Поэтому информационная система обязана обладать простым, удобным, легко осваиваемым интерфейсом, который должен предоставить конечному пользователю все необходимые для его работы функции, но в то же время не дать ему возможность выполнять какие-либо лишние действия. Сейчас очень популярны графические интерфейсы, и, как мы увидим в следующих частях курса, многие современные средства разработки информационных приложений прежде всего ориентированы на разработку графических интерфейсов.
И снова заметим, что вычислительные программные системы не обязательно обладают развитыми интерфейсами. Конечно, это зависит от степени отчуждаемости программного продукта. Если система предназначена для продажи, то она должна обладать хорошим интерфейсом хотя бы в целях маркетинга. Но, как правило, серьезные вычислительные программы практически уникальны. Расчеты выполняются либо разработчиками программ, либо людьми из того же окружения. Для них гораздо важнее быстродействие вычислений, чем удобство запуска программы, а наличие развитого интерфейса предполагает существенный расход компьютерных ресурсов. Как профессионалы компьютерного мира, эти люди могут справиться с некоторыми неудобствами при работе со слабым интерфейсом.
В-третьих, ИС создаются коллективно, т.к. один специалист в приемлемые сроки не в состоянии создать более-менее крупную систему в силу ее объема и в силу того, что она содержит много проблемных областей, с которыми необходимо подробно ознакомиться.
В-четвертых, ИС создаются итерационно, т.е. очередями, сначала небольшой пусковой комплекс (1-ая очередь), затем новая итерация - 2-ая очередь и т.д. Следовательно, информационная система эволюционирует.
В-пятых, ИС эксплуатируются долго (часто системы "живут" десятки лет) и стоят дорого (стоимость разработки + стоимость хранимой информации). Поэтому проектировать их надо качественно, тщательно готовить документацию на них. А в процессе эксплуатации соблюдать все меры предосторожности, чтобы не запортить и не потерять накопленную информацию.
Прежде всего, главной задачей ИС является накопление, хранение информации, которая долго накапливается и утрата которой зачастую невосполнима.
Конкретные задачи, которые должны решаться информационной системой, зависят от той прикладной области, для которой предназначена система. Области применения информационных приложений разнообразны: банковское дело, страхование, медицина, транспорт, образование и т. д. Очевидно, что, например, задачи, решаемые банковскими информационными системами, отличаются от задач, для решения которых создаются медицинские информационные системы.
Следующей задачей ИС, является сохранение целостности информации и данных. Под целостностью будем понимать отсутствие ошибок и противоречий в хранимых данных и информации. В ИС целостность поддерживается путем проверки и контроля некоторых правил - ограничений целостности, свойственных данной информационной технологии, которые называются бизнес-правилами.
И наконец, еще один класс задач относится к обеспечению удобного и соответствующего целям информационной системы пользовательского интерфейса. Более или менее просто выяснить функциональные компоненты интерфейса, например, какого вида должны предлагаться формы и какого вида должны выдаваться отчеты. Построение интерфейса - это творческая задача, при решении которой нужно учитывать требования эстетичности и удобства, а также принимать во внимание особенности конкретной области применения информационной системы.
На первый взгляд упомянутая задача кажется не очень существенной. Можно полагать, что если информационная система обеспечивает полный набор функций и ее интерфейс обеспечивает доступ к любой из этих функций, то конечные пользователи должны быть удовлетворены. На самом деле это не так. Пользователи часто судят о качестве системы в целом, исходя из качества ее интерфейса. Более того, эффективность использования системы зависит от качества интерфейса.
Файл - это любой набор данных, состоящих из элементов одинаковой структуры - записей. В свою очередь запись - представляет собой структуру, состоящую из полей. Поле - это минимальная поименованная структура данных. Пример файл "Кадры"; запись - "Личное дело"; поле - "ФИО".
Теоретически можно решить задачи ИС путем использования нескольких файлов внешней памяти, каждый из которых хранит данные с фиксированной структурой. При использовании такого подхода информационная система перегружается деталями организации хранилища данных. При выполнении функций уровня пользовательского интерфейса информационной системе самой приходится выполнять выборку информации из файлов по заданному критерию. Некоторые системы управления файлами позволяют выбирать записи по простому критерию, например по заданному значению ключа записи. Но, во-первых, такие возможности выборки всегда ограничены, и с большой вероятностью придется вынести хотя бы часть функций выборки в код самой информационной системы. Во-вторых, наличие нескольких файлов данных разной структуры неявно предполагает, что при выполнении некоторых функций информационной системы потребуется выборка согласованной (по заданному критерию) информации из нескольких файлов. Такие возможности никогда не поддерживаются файловыми системами.
В прошлом известны примеры реально функционирующих информационных систем, в которых хранилище данных планировалось основывать на файлах. В результате развития большинства таких систем в них выделился отдельный компонент, который представляет собой примитивную разновидность системы управления базами данных (СУБД). Самодельные СУБД – в 70-ые годы разрабатывались повсеместно, практически в каждой компьютерной организации. Поначалу кажется, что все очень просто: набор возможных запросов становится известным при проектировании информационной системы; для каждого типа запроса можно придумать эффективный способ выполнения запроса. После этого остается простая программистская работа, и специализированная СУБД готова. Однако потом оказывается, что не все возможные запросы были учтены при проектировании. Бедный разработчик СУБД постоянно добавляет в нее новые функции, пока не решает создать общий язык запросов, на котором можно сформулировать любой запрос к базе данных соответствующей информационной системы. Через некоторое время в корпорации принимают решение разработать еще одну информационную систему, структуры хранимых данных которой, естественно, отличаются от тех, что были в базе данных первой информационной системы. Что же, делать еще одну специализированную СУБД? Нет, говорит начальство. У нас уже есть одна. Давайте попробуем применить ее. И это приводит к тому, что самодельщик вынужден был создать простую (скорее всего, персональную) СУБД общего назначения, которая может получить из базы данных информацию о структуре ее файлов (т. е. в базе данных хранятся теперь еще и метаданные, определяющие структуры обычных данных, - схема базы данных), а также выполнить произвольный запрос к этой базе данных. В результате, даже если удавалось добиться работоспособности разработанной СУБД, это означало всего лишь изобретение еще одного велосипеда, поскольку СУБД такого уровня существует великое множество. Они дешевы и поддерживаются производителями.