Гайдамакин Н.А. Автоматизированные информационные системы, базы и банки данных. Вводный курс Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

1,2. Структура и

к.аасспфпкацпя

информационных

систем

ствий или ситуаций. Подобного рода задачи требуют высокой

квалификации персонала и выполняются наиболее подготов-

ленными информационными работниками.

Пергюдическая

ревизия информации в банках данных АИС

призвана проверить целостность (не нарушены ли внутренние

взаимосвязи информационных объектов) и сохранность данных,

а также удалить из АИС информацию, потерявшую свою акту-

альность. Удаление информации из АИС, как и ее занесение в

АИС, регламентируется

специсшьными

нормативно-инструктив-

ными документами.

1.2. Структура и классификация

информационных систем

составе информационной системы

можгю

выделить три

подсистемы, представленные на рис.

1.2.

Информационная система

организационно-

технологическая

подсистема

сбор а

информации.

Подсистема

лредставлени я

и обработки

информации.

Нормативно-

функциональная

подсистема

выдачи

информации.

Каналы

поступления;

поставщики; вид;

формат и до-

ку|<1внтировани в

входной

информации.

Групл а

отбора/ввода;

формы; режимы

ввода и

трансляции.

Группа выдачи;

обработка;

запросы.

Администраторы,

Пользователи-

абоненты;

режимы выдачи;

формы выдачи;

учет и докумен-

тирование выдан-

ной информации.

Рис. 1.2. Состав

функциональные

группы

ииформационппй

си-

стемы

Организационно-технологическая подсистема сбора

информации обеспечивает отбор и накопление данных в ин-

1. Основы

пнформацпоппого

обеспечения

процессов и систем

формационную систему и включает совокупность источников

информации, организационно-технологические цепочки отбо-

ра информации для накопления в системе. Без правильно орга-

низованной, оперативно и эффективно действующей организа-

ционно-технологической подсистемы сбора информации невоз-

можна эффективная организация функционирования всей

информационной системы в целом.

Подсистема представления

обработки информации

составляет ядро информационной системы и является отраже-

нием представления разработчиками и абонентами системы

структуры и картины предметной области, сведения о которой

должна отражать информационная система. Подсистема пред-

ставления и обработки информации является одним из наибо-

лее сложных компонентов при разработке информационной си-

стемы.

Нормативно-функциональная подсистема выдачи ин-

формации определяет пользователей, или иначе абонентов,

системы, реализует целевой аспект назначения и выполнения

задач информационной системы.

Информационным ядром (информационным фондом) под-

системы представления и обработки информации АИС, или,

говоря иначе, внутренним носителем знаний 6 предметной об-

ласти является база данных (БД). Понятие базы данных явля-

ется центральным в сфере технологий автоматизированных ин-

формационных систем. В справочной литературе по информа-

тике приводится следующее определение базы данных —

(.^совокупность

данных, организованных по определенным пра-

вилам, предусматривающим общие принципы описания, хра-

нения и манипулирования данными, независимая от приклад-

ных

программ»^

Нормативно-правовая трактовка понятия базы

данных представлена в законе «О правовой охране программ

для ЭВМ и баз данных», согласно которому «база данных —

это объективная форма представления и организации сово-

купности данных (например, статей, расчетов), системати-

•* Толковый словарь по информатике. — М.: Финансы

статистика, 1991.

1,2. Структура и

класспфпкаипя

пиформаипоппых

систе м

зироваппых

таким образом, чтобы эти данные могли быть най-

дены

обработаны с помощью ЭВМ».

Другим фундаментальным понятием, непосредственно свя-

занным с АИС, является система управления базами данных

(СУБД), которая по ГОСТу определяется как «совокупность

программ

языковых средств, предназначенных для управле-

ния

дсптыми

в базе данных, ведения базы данных

обеспече-

ния взаимодействия ее с прикладными

программсши».

В на-

стоящее время развитие СУБД как специального вида программ-

ного обеспечения для создания и эксплуатации АИС приводит

к более широким функциям СУБД. Ввиду этого в расширен-

ном толковании СУБД можно определить как комплекс про-

граммных средств, реализующих создание баз

да1П1ых,

их под-

дерэ1сание в

актуалыюм

состоянии, а

такэ/се

обеспечивающих

различным категориям пользователей

возмолсность

получать

из БД необходимую информацию.

Совокупность конкретной базы данных, СУБД, приклад-

ных компонентов АИС (набор входных и выходных форм, ти-

повых запросов для решения информационно-технологических

задач в конкретной предметной области), а также комплекса

технических средств, на которых они реализованы, образуют

банк данных (БнД), или иначе автоматизированный банк дан-

ных (АБД). Таким образом, соотношение понятий БнД, СУБД

и БД можно проиллюстрировать схемой, приведенной на

рис. 1.3.

По характеру представления и логической организации хра-

нимой информации АИС разделяются на фактографические,

документальные

геоннформациоииые.

Фактографические АИС накапливают и хранят данные в

виде

множества

экземпляров одного или нескольких типов

структурных элементов {информационных объектов). Каждый

из таких экземпляров структурных элементов или некоторая их

совокупность отражают сведения по какому-либо факту, собы-

тию и т. д., отделенному (вычлененному) от всех прочих сведе-

ний и

фактов'".

Структура каждого типа информационного

объекта состоит из конечного набора реквизитов, отражающих

Отсюда

название

—

«фактографические системы».

1. Основы информационного

обеспечения

процессов и

систе м

Банк данных

(БнД )

СУБД

Технические средства ввода, хранения,

обработки и выдачи информации

Рис. 1.3. Соотношение понятий

Б:

1Д,

СУБД

БД

основные аспекты и характеристики сведений для объектов дан-

ной предметной области. К примеру, фактографическая АИС,

накапливающая сведения по лицам, каждому конкретному лицу

в базе данных ставит в соответствие запись, состоящую из оп-

ределенного набора таких реквизитов, как фамилия, имя, отче-

ство, год рождения, место работы,

образование

и т. д. Комплек-

тование информационной базы в фактографических АИС вклю-

чает, как правило, обязательный процесс структуризации

входной информации из документального источника. Структу-

ризация при этом осуществляется через определение (выделе-

ние, вычленение) экземпляров информационных объектов оп-

ределенного типа, информация о которых имеется в докумен-

те, и заполнение их реквизитов.

документальных

АИС единичным элементом информа-

ции является нерасчлененный на более мелкие элементы доку-

мент и информация при вводе (входной документ), как прави-

ло, не структурируется, или структурируется в ограниченном

виде. Для вводимого документа могут устанавливаться некото-

рые формализованные

позиции—дата

изготовления, испол-

нитель, тематика и т. д. Некоторые виды документальных АИС

1.2. Структура

классификация информационных

систем

обеспечивают установление логической взаимосвязи вводимых

документов

—

соподчиненность по смысловому

содержанию,

взаимные отсылки по каким-либо критериям и т. п. Определе-

ние и установление такой взаимосвязи представляет собой слож-

ную многокритериальную и многоаспектную аналитическую

задачу, которая не может в полной мерс быть формализована.

геоииформациоииых

АИС данные организованы в виде

отдельных информационных

объектов

(с определенным набо-

ром реквизитов), привязанных к общей электронной топогра-

фической основе (электронной карте).

Геоинформационные

си-

стемы применяются для информационного обеспечения в тех

предметных областях, структура информационных объектов и

процессов в которых имеет пространственно-географический

компонент,

например маршруты транспорта, коммунальное хо-

зяйство и т. п.

Ргоработка и проектирование информационной системы на-

чинаются с построения концептуальной модели ее использова-

ния. Концептуальная модель использования информационной

системы определяет,

прежде

всего, круг конкретных задач н

функций, обеспечиваемых созданием и эксплуатацией инфор-

мационной системы, а также систему сбора, накопления и вы-

дачи информации.

Поэтому другим критерием классификации АИС являют-

ся функции

решаемые задачи, основными из которых могут

являться:

• справочные;

• поисковые;

• расчетные;

• технологические.

Справочные функции являются наиболее распространен-

ным типом функций информационных систем и заключаются

в предоставлении абонентам системы возможностей получе-

ния установочных данных на определенные классы объектов

(Лица, Организации, Телефоны, Адреса и т. п.) с

жестко

или

произвольно заданным набором сведений. Видами

ин(1)ормаци-

онных систем, реализующих чисто справочные функции, явля-

1. Основы информационного

обеспечения

процессов и систем

ются всевозможные электронные справочники, картотеки, про-

грамлтые или аппаратные «электронные записные

книэ/ски»

и их более развитые аналоги в виде т. н. персопстьпых инфор-

мационных систем.

Системы, реализующие поисковые функции, являются наи-

более широко распространенным классом информационных си-

стем, которые чаще всего называют информационно-поисковы-

ми системами (ИПС). ИПС в общем виде можно рассматривать

как некое информационное пространство, задаваемое в тер-

минах информационно-логического описания предметной об-

ласти —«информационные объекты», «информационные свя-

зи». Пользователям ИПС предоставляется возможность поиска

и получения сведений по различным поисковым образам в та-

ком информационном пространстве.

Расчетные функции информационных систем заключают-

ся в обработке информации, находящейся в системе, по опре-

деленным расчетным алгоритмам для различных целей. К чис-

лу подобных задач относится вычисление определенных ста-

тистических характеристик и показателей по экземплярам

различных типов объектов и отношений, данные по которым

накапливаются в системе. Широко применяющейся разновид-

ностью расчетных информационных систем являются различ-

ные системы автоматического проектирования, всевозможные

бухгалтерские и финансово-экономические системы.

Технологические функции информационных систем заклю-

чаются в автоматизации всего технологического цикла или от-

дельных его компонент, какой-либо производственной или орга-

низационной структуры. К системам, обеспечивающим подоб-

ные задачи, относится широкий класс автоматизированных

систем управления (АСУ, АСУ ТП). Другой разновидностью

технологических информационных систем являются системы

автоматизации документооборота.

Рассмотренная классификация автоматизированных инфор-

мационных систем, как и всякая классификация, условна и на

практике конкретная АИС может характеризоваться комплекс-

ным характером представления информации (например, являть-

1.3.

Система

представления

обработки данных фактографических АИС

ся фактографически-документальной системой) и решать ком-

плекс справочных, поисковых, расчетных и технологических

задач.

1.3. Система представления и обработки

данных фактографических АИС

архитектуре подсистемы представления и обработки ин-

формации фактографических АИС можно выделить различные

уровни представления информации, отображенные на рис.

1.4.

Локзльиью

представления

полыов^геле й

предиспю й

области

]

(_ 1

Имформзииомиы е

1Ю1

ревности

абон№тц а

Информаиионно-Аогичсская

схема (модель)

предметной

области

(формализован

1юе

прелставлеик е

об

оСЗьектах

и отношениях

прслл«тной

области)

Кониептуалыо»

модель

использования

имформаииоиной

системы

] ]

Банк данных (БнА)

м%> ^

Схема БД

(логическая структура)

Внутренноо

гчеиа

БЛ

Информашюнные

массивы (файлы данных)

Рис. 1.4. Уровни представления информации в АИС

Начеты 1ыйуровень определяется локальными представле-

ниями о предметной области пользователей-абонентов инфор-

мационной системы и их представлениями о своих информа-

ционных потребностях. На основе анализа этих представлений

определяется информационно-логическая или

сокращенн о

1. Основы

ниформациопиоги

обеспечения

процессов п

снсте м

ипфологическая

схема

предметной области, подлежащей ото-

бражению информационной системой, и концептуальная У1/о-

дель использования информационной системы. Ипфологичес-

кая схема представляет собой (1)ормализованное представление

(описание) объектов и отношений фрагмента действительнос-

ти.

Наиболее часто формализация

представлений

о предмет-

ной области осуществляется в рамках модели «объекты-свя-

зи» (так называемая

ЕК-модсль

— от англ.

ЕшНу

ЯеЬиот/ир).

При этом под

т/формациоинмм

объектом в общем плане по-

нимается некоторая сущность фрагмента действительности, на-

пример организация, документ, сотрудник, место, событие и т.

д. В предметной области выделяются различные типы объек-

тов, представляемые в информационной системе в каждый мо-

мент времени конечным набором экземпляров данного типа.

Каждый тип объекта включает (идентифицируется) присущий

ему набор атрибутов (свойств, характерных признаков, пара-

метров). Атрибут представляет логически неделимый элемент

структуры информации, характеризующийся множеством ато-

марных значений. Для примера можно привести атрибут «Имя»

объекта

типа «Лицо», который характеризуется множеством

всех возможных имен, и атрибут «Текст» объекта типа «Доку-

мент», который характеризуется множеством средств смьюло-

вого выражения в определенном национальном языке.

Экземпляр объекта образуется совокупностью конкретных

значений атрибутов данного типа объекта. Один или некоторая

группа атрибутов объекта данного типа могут исполнять роль

ключевого атрибута, по которому идентифицируются (разли-

чаются) конкретные экземпляры объектов. К примеру, для

объектов типа «Лицо» ключом может являться совокупность

атрибутов «Фамилия», «Имя», «Отчество» или один атрибут,

выражающий номер паспорта (удостоверения личности).

Различные типы объектов и различные экземпляры одного

типа объекта могут быть охвачены определенными отношени-

ями, которые в рамках

ЕК-модели

выражаются т. н. связями.

Так, например, объекты «Сотрудник» и «Организация» могут

1.3. Система представления

обработки данных фактографических

АИС

быть охвачены отношением «Работа», т. с. связаны этим отно-

шением. При этом связи могут быть двух типов — иерархичес-

кие, или, иначе говоря, структурнью (владелец-подчиненный)

и одноуровневые, например, родственная связь «Брат-сестра»

между двумя экземплярами объекта типа «Лицо» (в

отличие

от

иерархической родственной

связи

— «Отец-сын»). Объекты-

владельцы иерархических связей-отношений иногда называют

структурными объектами, в противовес простым объектам,

которые таковыми не являются (не являются владельцами).

Структурные н одноуровневые связи (отношения), в свою

очередь, по признаку

множественности

могут быть трех

типов —

«одип-к-одному»

(например, отношение «Лицо-Пас-

порт», имея в виду под «Паспортом» не атрибут объекта Лицо,

а самостоятельный объект,

состояш;ий

из атрибутов «Номер»,

«Вид паспорта», «Владелец», «Место выдачи», «Дата выдачи»

и т. д.), «один-ко-миогим»

(например,

отношение «Подразделе-

ние-Сотрудник», имея в виду, что в одном подразделении мо-

жет работать много сотрудников,

1Ю

каждый сотрудник работа-

ет только в одном подразделении) и

«.многие-ко-мпогим»

(на-

пример, отношение

«Лицо-Документ»,

имея

в виду, что один

человек может быть автором, или иметь какое-либо

другое

от-

ношение ко многим документам, и, в свою очередь, одни доку-

мент может иметь много авторов.

Помимо этого информационные потребгюст

абонентов ин-

формационной системы могут включать также и оперирование

опосредованными (т. е. косвенными, непрямыми, ассоциатив-

ными) связями. Примерами таких непрямых

связей

является

совместная работа нескольких человек на одном предприятии

(подразделении).

Прямая непосредственная связь в данном слу-

чае, как правило, устанавливается только между объектами

«Лицо» и «Организация», но не между различными экземпля-

рами объекта «Лицо».

Одним из способов представления

формсшизованного

опи-

сания предметной области информационной системы в рамках

модели «объекты-связи» является использование техники спе-

циальных диаграмм, которая была предложена известным аме-

1. Основы информационного

обсснсчсиия

процессов

и систем

риканским специалистом в области баз данных Ч.

Бахманом.

В диаграммах

Бахмана

объекты (сущности) представляются

вершинами некоторого математического графа, а

связи—ду-

гами графа. Виды и свойства связей-отношений объектов ото-

бражаются направленностью, специальным оформлением дуг

и расположением вершин графа.

В качестве примера можно привести инфологическую схе-

му предметной области сведений информационной системы,

предназначенной для накопления данных о научной работе в

каком-либо учебном или исследовательском учреждении

(см. рис. 1.5).

Научное

исследование

"зЛ

9. x

Отр

ажае т

Организация

' '

Научный

работник

Научная

работа

г^^

Рис. 1.5.

Ипфологическая

схема предметной области информа-

ционной системы со сведениями о научной работе

На приведенном рисунке однонаправленность дуг означа-

ет структурность связи «владелец-подчиненный», двунаправ-

ленность дуг означает одноуровневые связи, двойные стрелки

означают множественность отношения «один-ко-многим», дву-

направленность двойных стрелок означает одноуровневые от-

ношения «многие-ко-многим».

Одним из недостатков использования

ЕК.-диаграмм

Бахма-

на для описания формализованных схем (моделей) предметных