Шпоры по Информационным системам

Подождите немного. Документ загружается.

1.Назначение информационных систем. Виды информационных систем

Информационная система (ИС) - совокупность БД и комплекса аппаратно-

программных средств для ее хранения, изменения и поиска информации, для

взаимодействия с пользователем. База данных (БД) - совокупность определенным

образом организованной (структурированной) информации на определенную тему,

предназначенная для длительного хранения во внешней памяти компьютера.

Основное назначение информационных систем и баз данных: хранение, поиск,

внесение изменений, группировка и сортировка данных (манипулирование

данными). Информационные системы создаются по определенным отраслям, в

каждой из которых выполняют кроме основного назначения и свои специфические

функции. Но общим для всех систем является накопление данных, организация

деятельности по обработке данных (аналитическая деятельность) и принятие

обоснованных управленческих решений. Свойства ИС: 1) это назначение: сбор,

хранение и обработка информации. 2) среда хранения и доступ к данным. 3) удобный

и понятный интерфейс для конечного пользователя. Информационная система

служит в первую очередь инструментом деятельности пользователя, который не

должен вникать в особенности программы. Традиционно стали использовать

графический интерфейс, интуитивно понятный и удобный при оперировании

электронными объектами.

Любая информационная система имеет прикладное назначение. Информация какой-

либо производственной сферы должна накапливаться и соответственно должны

применяться определенные свойства манипулирования данными. Возможности

выделения информационных блоков могут отличаться. Например, в бухгалтерском

деле в основном оперируют числовыми данными, а в области медицины

необходимо пользоваться текстовыми данными. Соответственно в информационные

системы закладывают различные способы оперирования данными. По масштабу:

одиночные (сеть не используется); групповые (через локальную сеть);

корпоративные (региональная сеть и сеть Интернет). По сфере применения:

системы обработки транзакций (оперативная обработка транзакций, пакетная

обработка транзакций); системы принятия решений (оперативная аналитическая

обработка, экспертные системы); информационно-справочные системы (системы

электронной документации, географические информационные системы,

гипертекстовые системы); офисные информационные системы (документальные

системы, автоматизация делопроизводства, управление документооборотом). По

способу организации: системы на основе архитектуры файл-сервер; системы на

основе архитектуры клиент-сервер; системы на основе многоуровневой

архитектуры; системы на основе Интернет/интранет - технологий. По виду

деятельности организации: 1) производственные системы; 2) системы маркетинга; 3)

системы учета и бухгалтерии; 4) системы кадров и т. д. По типу хранения данных:

фактографические (хранение и обработка данных в виде чисел и текста) и

документируемые (информация представлена в документах). По степени

автоматизации: ручные, автоматические, автоматизированные.

2.Модели процессов и модели данных

Модели процессов (жизненного цикла ИС): каскадная и спиральная. Этапы: анализ,

проектирование, разработка, тестирование, сдача продукта. Каскадная модель

предусматривает последовательную организацию работ. При этом основной

особенностью является разбиение всей разработки на этапы, причем переход с

одного этапа на следующий происходит только после того, как полностью

завершены все работы на предыдущем этапе. Каждый этап завершается выпуском

полного комплекта документации, достаточной для того, чтобы разработка могла

быть продолжена другой командой разработчиков. Спиральная модель, в отличие

от каскадной, предполагает итерационный процесс разработки информационной

системы. При этом возрастает значение начальных этапов жизненного цикла, таких

как анализ и проектирование. На этих этапах проверяется и обосновывается

реализуемость технических решений путем создания прототипов.Каждая итерация

представляет собой законченный цикл разработки, приводящий к выпуску

внутренней или внешней версии изделия (или подмножества конечного продукта),

которое совершенствуется от итерации к итерации, чтобы стать законченной

системой. Таким образом, каждый виток спирали соответствует созданию

фрагмента или версии программного изделия, на нем уточняются цели и

характеристики проекта, определяется его качество, планируются работы на

следующем витке спирали. На каждой итерации углубляются и последовательно

конкретизируются детали проекта, в результате чего выбирается обоснованный

вариант, который доводится до окончательной реализации.

Моделью данных - называется способ отображения предметной области на

структуре данных. Модели данных: сетевая, иерархическая, реляционная. В

иерархической модели данные представляются в виде древовидной структуры.

Достоинство: возможность реализовать очень быстрый поиск, когда условия

запроса соответствуют иерархии в схеме БД, однако при работе с данными со

сложными логическими связями иерархическая модель оказывается слишком

громоздкой. В сетевой модели данные организуются в виде произвольного графа.

Достоинство: высокая скорость поиска и возможность адекватно представлять

данные для решения множества задач в самых различных предметных областях.

Недостаток: жесткость структуры и высокая сложность ее организации.

Существенный недостаток иерархической и сетевой моделей: структура данных

задается на этапе проектирования БД и невозможность ее изменения при

организации доступа к данным. Реляционная представляет собой совокупность

таблиц, связанных отношениями. Разница между таблицей в привычном смысле и

понятием отношения заключается в том, что в отношении нет порядка – это

неупорядоченное множество записей. Порядок определяется не отношением, а

конкретной выборкой из отношения. Связь между таблицами существует на

логическом уровне и определяется предметной областью. Практически связь между

таблицами устанавливается путем использования логически связанных данных в

разных таблицах. Для работы с реляционными СУБД используется

стандартизированный язык структурированных запросов SQL. Достоинства:

простота, гибкость структуры, удобство реализации на компьютере, высокая

стандартизированность и использование математического аппарата реляционной

алгебры и реляционного исчисления. Недостаток: ограниченность и

предопределенность набора возможных типов данных. Объектно-реляционная - в

основе лежит реляц модель со значительно расширенными возм-тями,

обеспечивающими стыковку с объектно-ориентирован языками. Такого рода базы

хранят методы классов, а иногда и постоянные объекты классов, что позволяет

осущ-ть беспрепятственную интеграцию межу данными и их обработкой в

приложениях.

3.Физическое описание модели данных. Словарь данных.

На физическом уровне производится выбор рациональной структуры хранения данных и

методов доступа к ним, которые обеспечивает выбранная СУБД. На этом уровне решаются

вопросы эффективного выполнения запросов к БД, для чего строятся дополнительные

структуры, например индексы. В физической модели содержится информация обо всех

объектах БД (таблицах, индексах, процедурах и др.) и используемых типах данных.

Физическая модель зависит от конкретной СУБД. Одной и той же логической модели

может соответствовать несколько разных физических моделей. Физическое

Проектирование является начальным этапом реализации БД.

Физическая структура БД включает следующие компоненты;

• файл (файлы) исходных (первичных) данных (текстов, бинарных данных) —

содержит собственно объекты, подлежащие поиску, обработке и пр.;

• файл (файлы) вторичной (справочной) информации (регистрационные карты,

библиографические реестры и пр.) — содержит описания исходных элементов

(объектов). Важным видом справочных файлов являются классификаторы,

кодификаторы, тезаурусы, обеспечивающие полноту и компактность пред-

ставления информации в БД;

• индекс — файл (файлы), связывающий адрес (номер) объекта с его содержанием

(значением атрибута объекта), обычно состоит из инверсного списка и частотного

словаря, который облегчает составление запросов на поиск и повышает обозри-

мость БД;

• словарь данных — файл, содержащий составленное с необходимой степенью

подробности описание состава БД, документов, записей, агрегатов данных, их

имена, типы и структуры, способы интерпретации и обработки.

4.Параллельные операции над БД и распределенные БД.

Под распред-ми техн-ми обработки данных понимаются такие техн-ии, кот.

основаны на исп-ии различных видов сетей и предусматривают вып-е части ф-ий

по обработке данных непосредственно сервером и завершение обработки на

клиентском компе. В случае, когда осущ-ся работа с рапред-ой БД, работа с ней

(т.к. она находится на неск-х серверах) осущ-ся при помощи формир-я запросов и

для пользования этой БД исп-ся сетевая СУБД. Вар-ты распред-х БД: 1) РБД с

привязкой к конкретному польз-лю (обычно исп-ся в корпоративных компаниях);

2) РБД способом дублирования. На каждом сервере помещается полная БД.

Преимущ-ва: надежность хранения. Недостатки: повышаются технич. требования

к серверам и усложняется корректировка БД. 3) смешанная орг-ия РБД.

Достигается компромисс между объемом памяти на сервере для хранения общей

БД и хранением части БД. Можно организовать параллельную обработку данных

(обслуж-е распред-ного запроса или транзакция). Сущ-ет два осн. режима

обработки данных: файл-сервер и клиент-сервер.

В отличие от распределенных систем параллельные базы данных ведут себя как

единая система, но используют множественные процессорные элементы для

сокращения времени ответа5 на запросы. Преимущества параллелизма могут быть

использованы несколькими способами. Например, физическое распределение

данных, когда таблица (в общем случае, поток данных) разделяется или

реплицируется между узлами, позволяет процессорам работать над независимыми

наборами данных. Параллелизм можно также использовать для выполнения

независимых операций или конвейерных операций (путем размещения узла-

производителя и узла-потребителя на разных процессорах). Достоинства

параллелизма уравновешиваются потребностью в коммуникации процессоров для

обмена данными, например, в том случае, когда требуется перераспределение

данных после выполнения операции.

5.Принципы автоматизации организационного управления. Примеры АСУ.

АСУ — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для

управления различными процессами в рамках технологического процесса,

производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях

промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин автоматизированная, в

отличие от термина автоматическая подчеркивает сохранение за человеком-

оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего

характера, либо не поддающихся автоматизации.

Автоматизация означает выполнение некоторых процессов и операций без участия

человека. Основная цель автоматизации организационного управления -

обеспечение оптимального функционирования объекта управления (предприятия,

объединения, отрасли и т.п.) путем правильного выбора целей и средств их

достижения с учетом имеющихся ограничений, наилучшего распределения заданий

между отдельными частями, из которых состоит объект, и обеспечения их четкого

взаимодействия. В основу разработки АИУС положены следующие принципы:

новых задач, системного подхода, первого руководителя, непрерывного развития

системы, автоматизации документооборота, согласованности пропускных

способностей отдельных частей системы, типовости, однократности ввода данных

и др. В системе управления можно выделить три принципа: отраслевой,

территориально-отраслевой и территориальный.

АСОУ должны учитывать специфику технических средств и средств управления.

Процесс управления в этих системах, в отличие от управления технологическим

процессом, направлен в основном не только на отдельные объекты, а на

организацию взаимосвязи всех объектов для бесперебойного и эффективного

функционирования процессов производства. За человеком в таких системах

остаются функция постановки цели и определения критериев управления,

разработка моделей, алгоритмов и оценка вырабатываемых системой вариантов

решений, выбор окончательных решений и придание им юридической силы.

6.Обзор возможностей и принципы работы СУБД.

Система управления базами данных (СУБД) - это комплекс программных и

языковых средств, необходимых для создания БД, поддержания их в актуальном

состоянии и организации поиска в них необходимой информации. Основная

функция СУБД – это предоставление пользователю БД возможности работы с ней,

не вникая в детали на уровне аппаратного обеспечения. Т.е. все запросы

пользователя к БД, добавление и удаление данных, выборки, обновление данных –

все это обеспечивает СУБД.

Осн особ-ть СУБД – это наличие процедур для ввода и хранения не только самих

данных, но и описаний их структуры. Основные функции СУБД: 1. Определение

данных - определить, какая именно информация будет храниться в базе данных,

задать свойства данных, их тип (например, число цифр или символов), а также

указать, как эти данные связаны между собой. В некоторых случаях есть

возможность задавать форматы и критерии проверки данных. 2. Обработка

данных - данные могут обрабатываться самыми различными способами. Можно

выбирать любые поля, фильтровать и сортировать данные. Можно объединять

данные с другой, связанной с ними, информацией и вычислять итоговые значения.

3. Управление данными - можно указать, кому разрешено знакомиться с

данными, корректировать их или добавлять новую информацию. Можно также

определять правила коллективного доступа.

7.Концептуальная модель предметной области. Логическая модель

предметной области. Первичные и альтернативные ключи атрибутов данных.

Концептуальная модель объединяет информацию о предметной области, обо всех

приложениях информационного банка. Свойства концептуальной модели: 1) не

зависит от ОС, СУБД и компьютера, то есть является машинно-независимой. 2)

должна детально описывать информационные процессы в предметной области. 3)

строится неоднозначно. Как правило, к модели представляется диаграмма

“сущность- связь”. Возможно словесное описание концептуальной модели или же

при помощи специализированного языка. При построении концептуальные модели

работают с категориями: атрибуты, сущности, связи. Под сущностями будут

пониматься множество элементных данных проблемной области ( личности,

факты, события). Атрибуты- элементные данные, которые описывают сущности.

Связи- ассоциации между экземплярами элементных данных. Типы связей один к

одному (1:1), один ко многим (1:n), многие ко многим (m:n).

Логическая модель отражает информационное содержание и является основой для всех

пользователей информационной системы. Логическая модель описывает всю БД как

единое целое. Но у каждой группы пользователей БД есть свои задачи, для решения кото-

рых нет необходимости знать всю модель БД, поэтому пользователей делят на группы по

правам доступа к определенным частям БД. Отдельное логическое представление данных

для каждого пользователя называется внешней моделью данных или пользовательским

представлением.

Ключ представляет собой комбинацию полей, данные в которых однозначно

определяют каждую запись в таблице. Простой ключ состоит из одного поля, а

составной (сложный) — из нескольких полей. Поля, по которым построен ключ,

называют ключевыми. В таблице может быть определен только один ключ. Ключ

обеспечивает: однозначную идентификацию записей таблицы; предотвращение

повторения значений ключа; ускорение выполнения запросов к БД; установление

связи между отдельными таблицами БД; использование ограничений ссылочной

целостности. Ключ также называют первичным ключом или первичным (главным)

индексом. В любой из таблиц может оказаться несколько наборов атрибутов,

которые допустимо выбрать в качестве ключа. Такие наборы называются

потенциальными или альтернативными ключами.

8.Объектно-ориентированное программирование в среде баз данных.

Для объектно-ориентированных баз данных характерны объектно-

ориентированный подход, распределенность данных, наличие активного сервера

баз данных, языки программирования четвертого поколения, фрагментация и

параллельная обработки запросов, технологии тиражирования данных,

многопоточная архитектура и другие революционные достижения в области

обработки данных.

Объектно-ориентированный подход имеет ряд преимуществ для разработчика, из

которых можно отметить следующие:

 возможность разбить систему на совокупность независимых сущностей (объектов) и

провести их строгую независимую спецификацию;

 простоту эволюции системы за счет таких элементов объектного подхода,

как наследование и полиморфизм;

 возможность объектного моделирования системы, позволяющего проследить поведение реальных сущностей

предметной области уже на ранних стадиях разработки.

Объектная модель данных более близка сущностям реального мира. Объекты можно

сохранить и использовать непосредственно, не раскладывая по таблицам. Типы данных

определяются разработчиком и не ограничены набором предопределенных типов.

При занесении сложного объекта в реляционную базу обязательна процедура де-

композиции его данных для того, чтобы разместить их в таблицах. При чтении

объекта из реляционной базы он собирается из отдельных элементов и только затем

может использоваться. В объектных же СУБД данные объекта, а также методы

изменения этих данных помещаются в хранилище как единое целое. Использование

объектной модели представления данных (и, соответственно, объектно-ориентированной

СУБД) наиболее привлекательно для информационных систем корпоративного

уровня, разработка которых ведется методами объектного проектирования.

9.Приведение модели к требуемому уровню нормальной формы.

Нормализация позволяет избавиться от избыточности данных, что позволяет

осуществлять непротиворечивое и корректное редактирование данных.

Избыточность информации устраняется не столько с целью экономии памяти,

сколько для исключения возможной противоречивости хранимых данных и

упрощения управления ими. Использование ненормализованных таблиц может

привести к нарушению целостности данных (непротиворечивости информации) в

базе данных. Теория нормализации основана на концепции нормальных форм.

Каждой нормальной форме соответствует некоторый определенный набор

ограничений, и отношение находится в некоторой нормальной форме, если оно

удовлетворяет свойственному данной форме набору ограничений. Таблица

находится в первой нормальной форме т и т т, к ни одна из ее строк не содержит в

любом своем поле более одного значения и ни одно из ее ключевых полей не пусто.

БД находится в первой нормальной форме, если все ее таблицы явл отн-ями, а

столбцы таблиц удовл-ют условию атомарности. Вторая нормальная форма к

требованию атомарности атрибутов добавляет еще одно - каждый неключевой

атрибут должен функционально полно зав-ть от первичного ключа (не должен зав-

ть от части составного ключа). Таблица находится во второй нормальной форме,

если она удовл-ет опр-ю 1НФ и все ее поля, не входящие в первичный ключ,

связаны полной функциональной зав-тью с первичным ключом. Третья

нормальная форма подразумевает атомарность и функционально полную зав-ть

атрибутов каждой сущности от ее первичного ключа. Кроме того, между не

ключевыми атрибутами сущности должны отсутствовать транзитивные зав-ти, т.е.

они д б взаимно независимы. Таблица находится в третьей нормальной форме, если

она удовл-ет опр-ю 2НФ и не одно из ее не ключевых полей не зав-т

функционально от любого другого не ключевого поля.

10.Структура языка запросов SQL. Операторы языка.

SQL (Structured Query Language – язык структурированных запросов) представляет

собой набор программных команд, которые позволяют разработчику решать след

задачи: 1) получать инф-ю из одной или нескольких таблиц, находящихся в одной

или нескольких бд; 2) манипулировать данными в таблицах, вставляя, удаляя и

обновляя записи; 3) получать сводную инф-ю о данных в таблицах (вычислять

итоги, подсчитывать записи, опр-ть миним, максим и средние значения); 4)

создавать, модифицировать или удалять таблицы в бд; 5) создавать или удалять

индексы (только для баз данных Access).

Оператор SELECT предназначен для реал-ции алгоритма возвращения записей и

размещения инф-и в динамич набор или таблицу для дальнейшей программной

обработки. SELECT [Опции области действия оператора] Список полей FROM

Список таблиц [Опции межтабличных связей] [Опции выборки и фильтрации]

[Опции сортировки] [Опции группировки]

Оператор DELETE предназначен для реал-и алгоритма удаления из таблицы

указанных записей. Формат: DELETE FROM Имя_таблицы [WHERE Логическое

выражение]

Оператор INSERT предназначен для реал-и алгоритма добавления в таблицу

группы записей.

Оператор UPDATE предназначен для реал-и алгоритма изменений значений указан

полей таблицы. Формат: UPDATE Имя_таблицы SET Поле=Новое значение

[WHERE Выражение]

SQL-операторы создают запросы, к-рые обрабатываются, затем ядро БД. Запрос

опр-ет поля, следует обрабатывать; содержание этих полей таблицы; диапазон

записей; при получении записей- порядок их представления.

SQL-оператор состоит из трех составных частей:

 объявления операторов (необъязательные параметры, к-рые передаются в

SQL-оператор программой);

 управляющий оператор (сообщает ядру обработки запросов тип операции,

например, SELECT или DELETE);

 опционал объявления (передают ядру обработки запросов инф-ю об

условиях фильтрации, группировки или сортировки, например, директивы

WHERE, GROUP BY, ORDER BY).

11.Структура и функции банков данных. Информационно-поисковые

системы. Информационно-поисковые языки.

Банк данных - система технических, программных, языковых и организованных

средств, которая решает задачи сбора, хранения, обработки и передачи

информации в соответствии с технологией баз данных. Сами данные образуют базу

данных, а банк, наряду с базой, содержит программные средства обработки данных

и реализации запросов, т.е. систему управления базой данных (СУБД).

Информационно-поисковая система - совокупность информационно поискового

правил перевода с естественного языка на информационно - поисковый и

обратного перевода, а также критерия соответствия, предназначенная для

осуществления информационного поиска. В число составных частей конкретной

информационно – поисковой системы (ИПС), кроме информационно-поискового

языка, правил перевода и критерия соответствия, входят также средства ее

технической реализации, массив текстов (документов), в котором осуществляется

информационный поиск, и люди, непосредственно участвующие в этом поиске.

Информационно-поисковым языком (ИПЯ) называется специализированный

искусственный язык, предназначенный для описания основного смыслового

содержания поступающих в систему сообщений, с целью обеспечения

возможности последующего их поиска. ИПЯ создается на базе ЕЯ, однако

отличается от него компактностью, наличием четких грамматических правил и

отсутствием семантической неоднозначности. ИПЯ принято разбивать на два

основных типа: классификационные языки, дескрипторные языки. Принципиальная

разница между данными типами языков заключена в процедуре построения

предложений (фраз) языка.

12.Защита информации в среде баз данных.

Средства обеспечения безопасности данных обеспечивают выполнение

следующих операций: шифрование прикладных программ; шифрование данных;

защиту паролем; ограничение уровня доступа (к базе данных, к таблице, к словарю,

для пользователя). Практически все современные СУБД предназначены для работы

в многопользовательских средах, но обладают для этого различными

возможностями. Обработка данных в многопользовательских средах предполагает

выполнение программным продуктом следующих функций: блокировку базы

данных, файла, записи, поля; идентификацию станции, установившей блокировку;

обновление информации после модификации; контроль за временем и повторение

обращения; обработку транзакций (транзакция – последовательность операций

пользователя над базой данных, которая сохраняет ее логическую целостность);

работу с сетевыми системами. Целостность данных должна обеспечиваться

независимо от того, каким образом данные заносятся в память (в интерактивном

режиме, посредством импорта или с помощью специальной программы). К

средствам обеспечения целостности данных на уровне СУБД относятся: встроенные

средства для назначения первичного ключа, в том числе средства для работы с

типом полей с автоматическим приращением, когда СУБД самостоятельно

присваивает новое уникальное значение; средства поддержания ссылочной

целостности, которые обеспечивают запись информации о связях таблиц и

автоматически пресекают любую операцию, приводящую к нарушению ссылочной

целостности.