Алешин Л.И., Максимов Н.В. Информационные технологии

Подождите немного. Документ загружается.

ций, электронная почта, другие сервисы Интернета, гипертекстовые,

полнотекстовые и графические машиночитаемые данные и др.);

• облегчение возможностей широкого обмена информацией, уча-

стия в корпоративных и других проектах, способствующих интеграции и

т.п.

При создании АИС целесообразно максимально унифицировать

организуемые системы (подсистемы) для удобства их распространения,

модификации, эксплуатации, а также обучения персонала работе с соот-

ветствующим ПО, разработка которого для АИС связана с тремя основ-

ными факторами:

1) существующей программной средой, состоянием системных,

прикладных программных средств, в том числе СУБД;

2) необходимостью проведения новых разработок (нецелесооб-

разность модернизации старых или адаптации заимствованных систем);

3) наличием квалифицированных разработчиков.

Разработка (проектирование) систем автоматизации информаци-

онных процессов состоит из двух системных аспектов: анализа и синте-

за. Первый предполагает выделение процессов, подлежащих автомати-

зации, их изучение, выявление определенных закономерностей, особен-

ностей и др. Он необходим также для определения целей и задач созда-

ваемой системы. Второй аспект подразумевает организацию внедрения

НИТ для осуществления, полученных в результате анализа, техниче-

ских, технологических и программных решений.

Для успешного проведения проектных работ рекомендуется вы-

явить один или несколько прототипов проектируемого объекта, на их

основе разработать некоторое количество возможных вариантов (их ко-

личество, как правило, в несколько раз больше числа выявленных про-

тотипов). Например, для определения организационно-управленческой

структуры автоматизируемой организации в качестве прототипа можно

использовать её структуру.

Затем из полученных вариантов следует отобрать альтернативные

разновидности. С учётом местных условий и локальных ограничений

сократить оставшиеся варианты, из которых выбрать наилучшие реше-

ния.

Автоматизированные информационные системы

Дадим основные определения предметной области.

Автоматизированная система, согласно ГОСТу, – система, со-

стоящая из взаимосвязанной совокупности подразделений организации

и комплекса средств автоматизации деятельности, реализующая автома-

тизированные функции по отдельным видам деятельности.

Разновидностью автоматизированных систем, широко используе-

мых в самых различных областях человеческой деятельности, являются

информационные системы. Основной целью таких систем является хра-

нение, обеспечение эффективного поиска и передачи информации по

соответствующим запросам. Информационные системы определяют как

взаимосвязанную совокупность средств, методов и персонала, исполь-

зуемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах дос-

тижения поставленной цели.

Автоматизированные информационные системы (АИС) – об-

ласть информатизации, механизм и технология, эффективное средство

обработки, хранения, поиска и представления информации потребителю.

На каждой ступени развития общества они отражают присущий ему

уровень высоких технологий.

Выделяются четыре типа автоматизированных информационных

систем:

1. Охватывающий один процесс (операцию) в одной организации.

2. Объединяющий несколько процессов в одной организации.

3. Обеспечивающий функционирование одного процесса в мас-

штабе нескольких взаимодействующих организаций.

4. Реализующий работу нескольких процессов или систем в мас-

штабе нескольких организаций.

Для работы с АИС создают специальные рабочие места пользова-

телей (в том числе работников), получившие название «автоматизиро-

ванное рабочее место» (АРМ).

Автоматизированное рабочее место – комплекс средств, различ-

ных устройств и мебели, предназначенных для решения различных ин-

формационных задач, в т.ч. поиска информации, а также выполнения

специалистами производственных заданий в соответствующей предмет-

ной области. Как правило, АРМ реализуются с использованием компью-

терной техники и телекоммуникаций.

Общими требованиями, предъявляемыми к АРМ, являются: удоб-

ство и простота общения с ними, в том числе настройка АРМ под кон-

кретного пользователя и эргономичность конструкции; оперативность

ввода, обработки, размножения и поиска документов; возможность опе-

ративного обмена информацией между персоналом организации, с раз-

личными лицами и организациями за её пределами; безопасность для

здоровья пользователя. Широкое применение находят АРМ для: подго-

товки текстовых и графических документов; обработки данных, в том

числе в табличной форме; создания и использования баз данных, проек-

тирования и программирования.

Выделяют АРМ руководителя, секретаря, специалиста, техниче-

ского и вспомогательного персонала и другие. При этом АРМ исполь-

зуют различные операционные системы и прикладные программные

средства, зависящие, главным образом, от функциональных задач и ви-

дов работ (административно-организационных, управленческих и тех-

нологических, персонально-творческих и технических).

Основные требования к аппаратным и программным средствам,

используемым в АРМ, заключаются в обеспечении: технологичности

выполняемых процедур, «дружественного» интерфейса и эргономично-

сти (удобное расположение технических средств и мебели, высокое ка-

чество визуальной информации, простота осуществления диалога с под-

сказками при неправильных действиях пользователя, наличие средств

печати и тиражирования документов, возможность ведения архива и

др.).

АИС можно представить как комплекс автоматизированных ин-

формационных технологий, составляющих информационную систему,

предназначенную для информационного обслуживания потребителей.

Основные компоненты и технологические процессы АИС изображены

на Рис. 4-1.

Рис. 4-1. Основные компоненты и технологические процессы АИС

АИС, с точки зрения выполняемых задач и имеющихся возможно-

стей, представляемых пользователям, могут быть как достаточно про-

стыми (элементарные справочные), так и весьма сложными системами

(экспертные и др., предоставляющие прогностические решения). Даже

простые АИС имеют многозначные структурные отношения между

своими модулями, элементами и другими составляющими, что позволя-

ет их отнести к классу сложных систем, состоящих из взаимосвязанных

частей (подсистем, элементов), работающих в составе целостной слож-

База

данных

ной структуры.

Автоматизированная информационная система, ориентированная

на персональную информационную поддержку основной деятельности,

интегрирующая такие специализированные средства, как поиск, обра-

ботка и организация информации, должна строиться с учётом ряда сле-

дующих разноплановых особенностей:

1. Используемые ИР ресурсы наряду с оригинальным авторским

представлением материала в большинстве своем характеризуются высо-

кой систематизированностью (тематической профильностью источников

и ядерностью тематических потоков), а также практически обязатель-

ным наличием справочной информации (поисковых образов документов

в предметной области – ПОДов, и систем нормативно-справочной ин-

формации – рубрикаторов и тезаурусов, обеспечивающих единообразие

представления и организации доступа к ИР).

2. Поисковые средства и технологии, используемые для реализа-

ции информационных потребностей, определяются типом и состоянием

решаемой пользователем задачи основной деятельности: соотношением

его знания и незнания об исследуемом объекте. Кроме того, процесс

взаимодействия пользователя с системой определяется уровнем знания

пользователем содержания ресурса (полноты представления, достовер-

ности источника и т.д.) и функциональных возможностей системы как

инструмента. В целом эти факторы обычно сводятся к понятию «про-

фессионализма» – информационного (подготовлен-

ный/неподготовленный пользователь) и предметного (профессио-

нал/непрофессионал).

Вариант схемы автоматизированной информационной системы

представлен на рис. 4-2.

АИС состоит из технического, программного, информационного,

лингвистического и организационного обеспечения.

Техническое обеспечение АИС включает средства ввода, обработ-

ки, хранения, поиска и передачи/приёма информации. Ввод, обработка и

хранение данных – стандартные составляющие ЭВМ. Поиск информа-

ции осуществляется на основе использования специального ПО. Средст-

ва передачи информации представляют собой сетевое и телекоммуника-

ционное оборудование ЭВМ, системы и средства связи.

Рис. 4-2. Вариант схемы автоматизированной информационной

системы

Программное обеспечение представляет инструментальную среду

программистов, прикладные программы для соответствующих ЭВМ и

установленные на них операционные системы. Это языки программиро-

вания, операционные системы, сетевое программное обеспечение, ре-

дакторы (текстовые, связей, табличные и др.), библиотеки программ,

трансляторы, утилиты и др. Главными среди них являются программные

комплексы АИС – системы управления базами данных (СУБД). Их обо-

лочки – автоматизированные информационно-поисковые системы

(АИПС) широкого применения. В библиотеках, например, применяют

автоматизированные информационно-библиотечные системы (АИБС)

или автоматизированные библиотечно-информационные системы

(АБИС). Принципиально эти названия отражают лишь видение разра-

ботчиков или функции, которые данные системы должны выполнять.

Структура подсистем, полностью или частично входящих в АИС, пред-

ставлена на Рис. 4-3.

Рис. 4-3. Структура входящих в АИС подсистем

Универсальные оболочки не позволяют пользователям собствен-

ными силами развивать систему. Специальные программы класса СУБД

(ORACLE, MS SQL, ADABAS, Informix и др.) разрабатываются таким

образом, чтобы предоставлять пользователям широкие возможности их

развития.

Средства сбора информации в АИС

К этим средствам относятся автоматизированные рабочие места

(АРМ), автоматические датчики, исполнительные механизмы, распреде-

ленные базы и банки данных.

АРМ представляет набор программно-аппаратных средств, соеди-

няющих рабочую станцию с управляющим устройством, как правило,

сервером и помогающих работающим на них людям лучше (быстрее и

качественнее) выполнять свои функции. Состав АРМ определяется их

назначением и выполняемыми функциями. Так, АРМ конструктора обо-

рудуется графическим дисплеем со световым пером или несколькими

такими дисплеями (для работы с тремя проекциями объекта одновре-

менно). В состав такого АРМ могут включаться графопостроители и

графосчитыватели и другие устройства ввода/вывода. АРМ подсоеди-

няются к управляющей ЭВМ с помощью специальных устройств.

Автоматические датчики позволяют вводить в ЭВМ информа-

цию о производственных процессах и различных ситуациях. Они могут

выдавать информацию как в аналоговой, так и в цифровой форме.

Исполнительные механизмы могут приводиться в действие сиг-

налами, поступающими из управляющих ЭВМ, выполняя механические

перемещения, включение и выключение тока и т. д. Для этого исполь-

зуются специальные сервомоторы (непрерывные, шаговые и др.).

Распределенные базы данных

БД и СУБД могут размещаться и работать на одной ЭВМ. Такие

БД и СУБД называют локальными. Практически часто данные размеща-

ются по месту своего возникновения или наиболее эффективного ис-

пользования, при этом хранящие их ЭВМ удаленны друг от друга на

большие расстояния, хотя каждая из этих ЭВМ управляет своими ло-

кальными СУБД. Возникает необходимость решения задач с распреде-

ленными БД.

Для решения таких задач, во-первых, необходимо организовать

между этими ЭВМ сеть передачи данных, то есть соединить их каналами

связи. Затем обеспечивают техническую и программную поддержку об-

мена данными между ними, образуя тем самым сеть ЭВМ.

Для работы с распределенными данными создаются системы

управления распределенными базами данных (СУРБД) таким образом,

чтобы максимально обеспечить соблюдение принципа независимости

прикладных программ от локализации данных в сети, при котором логи-

ческое представление распределенной БД и манипулирование данными

для прикладной программы ничем не отличаются от соответствующего

локального варианта базы. Такие СУРБД оснащены каталогами, в кото-

рых хранятся структура сети, информация о локальных СУРБД и базах

данных, а также программным обеспечением, которое на основе этой

информации управляет взаимодействием прикладной программы и кон-

кретной локальной базой данных сети.

Сложность управления распределенными базами данных во мно-

гом зависит от того, поддерживаются ли они однотипными локальными

СУРБД, взаимодействие между которыми осуществляется просто. В

противном случае приходится включать в такую сеть различные про-

граммные и технические устройства, обеспечивающие единый интер-

фейс, согласование и возможность выполнения информационных про-

цессов, например, использовать промежуточную интерфейсную СУРБД,

протокол Z39.50 и др.

Распределенные банки данных

Накапливаемая в сетях разнообразная машиночитаемая информа-

ция во многих случаях не концентрируется в какой-либо одной ЭВМ, а

распределена по различным ЭВМ сети. Доступ в подобные распреде-

ленные базы (банки) данных осуществляется специальными сетевыми

СУБД. Такие СУБД дают возможность безадресного обращения к дан-

ным, подобно обычным БД, реализованным на одной ЭВМ. Зная логиче-

скую структуру БД сети, абонент формирует запрос к ней (на языке ма-

нипулирования данными), не заботясь о том, в каких именно ЭВМ сети

расположены интересующие его данные.

Интерфейс с реальной физической структурой данных осуществ-

ляется СУБД автоматически через систему машинных каталогов. При

этом не исключено, что окончательный ответ на запрос абонента будет

сформирован из данных, хранящихся не в одной, а в нескольких (уда-

лённых друг от друга) ЭВМ сети. Формирование ответа предусматрива-

ет многократные обмены между различными ЭВМ и автоматическое ре-

дактирование текста ответа. Эта работа производится под управлением,

операционной системы сети.

Вопросы для самопроверки:

1. Автоматизация информационных процессов (цель, характери-

стика)

2. Автоматизированные информационные системы (основные оп-

ределения).

3. Автоматизированное рабочее место (назначение и состав).

4. Средства сбора информации в АИС.

5. Распределенные базы данных.

6. Распределенные банки данных.

Раздел 2. Техническая база информационных технологий

Тема 5. Носители информации

Одна из наиболее актуальных проблем современного общества,

организаций, групп людей и отдельных пользователей информационных

технологий – хранение и сохранение данных и информации.

Хранение информации связано с материальным носителем и осу-

ществляется путём преобразования информации в форму, зависящую от

потребностей и условий, в которых находятся источник и потребитель

информации.

Носитель информации – среда для записи/считывания и хране-

ния информации.

Основные виды носителей информации

Носители информации: живые существа, неживые объекты и

структуры, сигнал, знак, символ. Любой объект несёт какую-либо ин-

формацию о себе и окружающих его предметах, то есть является носи-

телем информации.

Существует представление, что носители информации обладают

вещественными, материальными свойствами и свойствами отношений.

Первые подразумевают свойства веществ, из которых изготовлены но-

сители; вторые – свойства процессов и полей, с помощью которых су-

ществуют носители и третьи – элементные (видовые) свойства, позво-

ляющие выделять одни носители среди других, например по форме и

размеру. Вещественные носители делят на: локальные (компьютер), от-

чуждаемые (переносимые диски и дискеты) и распределённые (линии

связи). В отношении последних не существует однозначного мнения по-

тому, что каналы связи можно представить в виде носителей данных, но

одновременно они являются средой их передачи.

Обычно под носителями информации подразумевают общепри-

нятое название их формы, то есть: бумага (книга, брошюра и т.п.), пла-

стинка (грампластинка, фотопластинка), пленка (фото, киноплёнка,

рентгеновская плёнка) аудиокассета, дискета, микроформа (фотоплёнка,

микрофильм, микрофиша), видеокассета, компакт-диск (CD, DVD) и т.д.

Издавна известны, такие носители, как: камень (наскальные ри-

сунки, каменные плиты), глиняные таблички, пергамент, папирус, бере-

ста и другие. Затем появились следующие носители: бумага, пластмасса,

фотоматериалы, магнитные и оптические материалы и другое.

Ныне они делятся на: традиционные и машиночитаемые. Под

традиционными будем понимать следующие носители информации: бу-

мага, холст, пластмасса (грампластинка), магнитная лента (аудио и ви-

деокассета), фотографические материалы (фотопленка, фотопластина,

фотоотпечаток, микроноситель) и т.п. К машиночитаемым носителям

отнесём: дискеты (гибкие магнитные диски), жёсткие магнитные и ком-

пактные (оптические, магнитооптические и иные) диски, флеш-карты и

другие носители информации, предназначенные для использования в

компьютерных устройствах, комплексах, системах и сетях. Информация

записывается на носитель посредством изменения физических, химиче-

ских или механических свойств запоминающей среды.

Вариант классификации носителей информации, используемых в

компьютерной технике, представлен на Рис. 5-1.

Рис. 5-1. Классификация носителей информации, используемых

в компьютерной технике

Отметим, что такое деление условно. Так, например, с помощью

специальных устройств на компьютерах можно работать с обычными

аудио и видеокассетами, а устройства для записи и долговременного

хранения данных (стримеры) используют общеизвестные магнитные но-

сители (магнитные ленты) и т.п. Поэтому к традиционным носителям

будем относить данные аналогового характера, а к машиночитаемым, то

есть используемым в компьютерах, – цифровые данные или электрон-

ные информационные ресурсы (ЭИР).

Дадим им краткую характеристику.

Ленточные носители используются для резервного копирования

с целью обеспечения сохранности данных. В качестве таких устройств

применяется стример, а – носителя информации в них используются

магнитные ленты в кассетах (объём до 60 Гб) и ленточных картриджах

(объём до 160 Гб).

Дисковые носители представляют гибкие и жёсткие, сменные и

несменные, магнитные, магнито-оптические и оптические диски и дис-

кеты.

Магнитный диск – носитель информации в виде алюминиевого

или пластмассового диска, покрытого магнитным слоем. Информация