Информационные системы. классификация информационных систем

Введение

Создание современных электронных вычислительных машин позволило автоматизировать обработку данных во многих сферах человеческой деятельности. Без современных систем обработки данных трудно представить сегодня передовые производственные технологии, управление экономикой на всех ее уровнях, научные исследования, образование, издательское дело, функционирование средств массовой информации, проведение крупных спортивных состязаний. Значительно расширило сферу применения систем обработки данных появление персональных компьютеров.

Одним из наиболее распространенных классов систем обработки данных являются информационные системы. Хотя на уровне здравого смысла назначение таких систем понятно каждому, для серьезного обсуждения технологий современных информационных систем необходимо более четко определить, в чем заключаются их специфические особенности, чем они отличаются от других систем обработки данных, какие функции они могут выполнять, какими ресурсами они располагают.

Любой разумный вид деятельности основывается на информации о свойствах состояния и поведения той части реального мира, с которой связана эта деятельность. Для получения такой информации во многих случаях необходимо регулярно через некоторые интервалы времени проводить натурные измерения (или наблюдения), позволяющие определять характеристики состояния сущностей реального мира и протекающих процессов, соответствующие моментам времени, когда эти измерения производятся.

В других случаях удается воспользоваться «материализованной» информацией, содержащейся в различного рода бумажных документах, отчетах или публикациях, которые также выступают как часть реальности. Требуемую информацию можно извлечь из них путем своего рода «наблюдения».

Однако некоторые натурные измерения или наблюдения могут оказаться неосуществи-мыми в отведенное для них время в связи с большой трудоемкостью, высокой стоимостью, недоступностью объекта измерения (наблюдения) и подругам причинам.

Значительно сократить объем необходимых натурных измерений позволяет компьютерное моделирование реальности. Если компьютерная модель адекватно (относительно информационных потребностей пользователей) отражает состояние и динамику реальности, то многие необходимые сведения можно получать с помощью такой модели, избегая тем самым натурных измерений, с существенно меньшими затратами времени, а возможно, и при более низкой стоимости. Именно для поддержки таких моделей служит специальный класс систем обработки данных – автоматизированные информационные системы. Заметим, что в ряде публикаций их называют более привычным для современного читателя термином – компьютерные информационные системы.

Развитие информационных систем и технологий

Информационные системы существуют с момента появления общества, поскольку на каждой стадии его развития имеется потребность в управлении или обмене информационными данными — передачей знаний как между отдельными членами и коллективами общества, так и между разными поколениями.

Древнейшими и наиболее распространенными информационными системами (ИС) считают библиотеки. Издавна в библиотеках собирают книги (или их аналоги), сохраняют их, соблюдая определенные правила, создают каталоги различного назначения для облегчения доступа к книжному фонду. Издаются специальные журналы и справочники, информирующие о новых поступлениях, ведется учет выдачи. Старые (в моральном и физическом смысле) информационные системы полностью базировались на ручном труде. Позже, с развитием технологии, им на смену пришли различные механические устройства для обработки данных (например, для сортировки, копирование, ассоциативного поиска и т.д.). Следующим шагом в развитии технологии стало внедрение автоматизированных информационных систем, то есть систем, где для обеспечения информационных потребностей пользователей используется ЭВМ со своими носителями информационных данных.

Становлению современных автоматизированных информационных систем предшествовали следующие этапы.

1. Начальный (60-е годы XX в.) — накопление базового опыта использования компьютеров, определение вектора развития технологии, выявление основных направлений их применения.

2. Систематическое введение новых информационных технологий (70-е годы XX в.). С такими признаками:

• поиск новых сфер применения компьютеров;
• создание организационных систем управления техникой;
• выявление влияния информационных систем на процессы управления в целом;
• изолированность и, как правило, несовместимость отдельных информационных систем;
• использование информационных систем и технологий узким кругом пользователей;
• создание в организациях единой информационной службы.

3. Объединение информационных систем (с 80-х годов XX в.) С такими признаками:

• преодолены технические трудности в разработке процессоров, оперативной памяти;
• разработаны новые, чрезвычайно вместительные носители данных;
• разработаны скоростные линии передачи данных и средства спутниковой связи;
• введены в действие мощные компьютерные сети, объединенные с информационно-коммуникационными системами: по телефону, телетайпу, радио, телевидением;
• с развитием технологии передачи данных реализовано требование максимального приближения пользователя к информационным данным: у пользователя создается впечатление, что нужные данные содержатся на его компьютере, хотя реально они могут содержаться в различных узлах локальной сети;
• выдвинута концепция рассмотрения информационных данных как важнейшего ресурса такого же порядка, как финансы, материалы, оборудование и персонал;
• сформирован новый эталон работника, который готов к применению новых информационных технологий;
• растет статус информационных служб организаций.

В современном информационном обществе создано много информационных систем, имеющих различный уровень автоматизации, которые используют различную техническую базу и технологии и имеют разное назначение. Зато все они имеют:

• аппаратное обеспечение — комплекс технических средств, обеспечивающих ее функционирование (компьютеры, периферийное оборудование, разнообразная аппаратура и каналы передачи данных);
• программное обеспечение — набор программ, использующих для решения задач и программ, которые управляют эффективным использованием вычислительной техники и обеспечением работы информационной системы.

Конструктивно любой компьютер состоит из четырех основных частей — устройств с таким назначением:

• ввод информационных данных;
• передача и обработка информационных данных (центральный процессор);
• хранение и накопление информационных данных (память);
• вывод информационных данных.

2.Классификация информационных систем

Классификация по архитектуре

По степени распределённости отличают:

• настольные (desktop), или локальные ИС, в которых все компоненты (БД, СУБД, клиентские приложения) находятся на одном компьютере;
• распределённые (distributed) ИС, в которых компоненты распределены по нескольким компьютерам.

Распределённые ИС, в свою очередь, разделяют на:

• файл-серверные ИС (ИС с архитектурой «файл-сервер»);
• клиент-серверные ИС (ИС с архитектурой «клиент-сервер»).

В файл-серверных ИС база данных находится на файловом сервере, а СУБД и клиентские приложения находятся на рабочих станциях.

В клиент-серверных ИС база данных и СУБД находятся на сервере, а на рабочих станциях находятся только клиентские приложения.

В свою очередь, клиент-серверные ИС разделяют на двухзвенные и многозвенные.

В двухзвенных ИС всего два типа «звеньев»: сервер базы данных, на котором находятся БД и СУБД (back-end, и рабочие станции, на которых находятся клиентские приложения (front-end). Клиентские приложения обращаются к СУБД напрямую.

В многозвенных ИС добавляются промежуточные «звенья»: серверы приложений. Пользовательские клиентские приложения не обращаются к СУБД напрямую, они взаимодействуют с промежуточными звеньями. Типичный пример применения трёхзвенной архитектуры — современные веб-приложения, использующие базы данных. В таких приложениях помимо звена СУБД и клиентского звена, выполняющегося в веб-браузере, имеется как минимум одно промежуточное звено — веб-сервер с соответствующим серверным программным обеспечением.

2.7. Ограничения методологии RAD

Несмотря на все свои достоинства методология RAD тем не менее (как впрочем и любая другая методология) не может претендовать на универсальность. Ее применение наиболее эффективно при выполнении сравнительно небольших систем, разрабатываемых для вполне определенного предприятия.

При разработке же типовых систем, не являющихся законченным продуктом, а представляющих собой совокупность типовых элементов информационной системы, большое значение имеют такие показатели проекта, как управляемость и качество, которые могут войти в противоречие с простотой и скоростью разработки. Это связано с тем, что типовые системы обычно централизованно сопровождаются и могут быть адаптированы к различным программно-аппаратным платформам, системам управления базами данных, коммуникационным средствам, а также интегрироваться с существующими разработками. Поэтому для такого рода проектов необходим высокий уровень планирования и жесткая дисциплина проектирования, строгое следование заранее разработанным протоколам и интерфейсам, что снижает скорость разработки.

Методология RAD неприменима не только для создания типовых информационных систем, но и для построения сложных расчетных программ, операционных систем или программ управления сложными инженерно-техническими объектами – программ, требующих написания большого объема уникального кода.

Методология RAD не может быть использована для разработки приложений, в которых интерфейс пользователя является вторичным, то есть отсутствует наглядное определение логики работы системы. Примерами таких приложений могут служить приложения реального времени, драйверы или службы.

Совершенно неприемлема методология RAD для разработки систем, от которых зависит безопасность людей, — например, систем управления транспортом или атомных электростанций. Это обусловлено тем, что итеративный подход, являющийся одной из основ RAD, предполагает, что первые версии системы не будут полностью работоспособны, что в данном случае может привести к серьезнейшим катастрофам.

2.5. Объектно-ориентированный подход

Средства RAD дали возможность реализовывать совершенно иную по сравнению с традиционной технологию создания приложений: информационные объекты формируются как некие действующие модели (прототипы), чье функционирование согласовывается с пользователем, а затем разработчик может переходить непосредственно к формированию законченных приложений, не теряя из виду общей картины проектируемой системы.

Возможность использования подобного подхода в значительной степени является результатом применения принципов объектно-ориентированного проектирования. Применение объектно-ориентированных методов позволяет преодолеть одну из главных трудностей, возникающих при разработке сложных систем – колоссальный разрыв между реальным миром (предметной областью описываемой проблемы) и имитирующей средой.

Использование объектно-ориентированных методов позволяет создать описание (модель) предметной области в виде совокупности объектов – сущностей, объединяющих данные и методы обработки этих данных (процедуры).

В объектном подходе акцент переносится на конкретные характеристики физической или абстрактной системы, являющейся предметом программного моделирования. Объекты обладают целостностью, которая не может быть нарушена. Таким образом, свойства, характеризующие объект и его поведение, остаются неизменными. Объект может только менять состояние, управляться или становиться в определенное отношение к другим объектам.

Широкую известность объектно-ориентированное программирование получило с появлением визуальных средств проектирования, когда было обеспечено слияние данных с процедурами, описывающими поведение реальных объектов, в объекты программ, которые могут быть отображены определенным образом в графической пользовательской среде. Это позволило приступить к созданию программных систем, максимально похожих на реальные, и добиваться наивысшего уровня абстракции. В свою очередь объектно-ориентированное программирование позволяет создавать более надежные коды, т.к. у объектов программ существует точно определенный и жестко контралируемый интерфейс.

При разработке приложений с помощью инструментов RAD используется множество готовых объектов, сохраняемых в общедоступном хранилище. Однако обеспечивается и возможность разработки новых объектов. При этом новые объекты могут разрабатываться как на основе существующих, так и с «нуля».

Инструментальные средства RAD обладают удобным графическим интерфейсом пользователя и позволяют на основе стандартных объектов формировать простые приложения без написания кода программы. Это является большим преимуществом RAD, так как в значительной степени сокращает рутинную работу по разработке интерфейсов пользователя (при использовании обычных средств разработка интерфейсов представляет собой достаточно трудоемкую задачу, отнимающую много времени). Высокая скорость разработки интерфейсной части приложений позволяет быстро создавать прототипы и упрощает взаимодействие с конечными пользователями.

Таким образом, инструменты RAD позволяют разработчикам сконцентрировать усилия на сущности реальных деловых процессов предприятия, для которого создается информационная система. В итоге это приводит к повышению качества разрабатываемой системы.

Характеристики информационной системы

Информационная система имеет сложную структуру и использует различные технологии.

К техническим средствам относятся компьютеры, устройства сбора, накопления, обработки и вывода информационных данных, устройства передачи данных и каналы связи, техническая документация, определяющая правила эксплуатации и использования технических средств. Информационное обеспечение составляют значения параметров, характеризующих объекты информационной системы, данные о формах входящих и исходящих документов.

Данные в информационной системе могут храниться в неструктурированном или структурированном виде. Неструктурированные — это обычные текстовые документы (возможно, иллюстрированные): статьи, рефераты, журналы и книги. Системы, в которых хранят неструктурированные данные, не всегда дают конкретный ответ на вопрос пользователя, а могут выдать текст документа или перечень документов, в которых нужно искать ответ. Структурирование данных предусматривает задания правил, определяющих их форму, тип, размер, значение и тому подобное.

К информационной системы данные поступают от источника. Эти данные присылают для хранения или определенного обработки в системе и затем передают потребителю.

Потребителем может быть человек, устройство или другая информационная система. Между потребителем и собственно информационной системой может быть установлена ​​обратная связь (от потребителя к блоку приема информации).

В информационной системе происходят следующие процессы:

• ввод данных, полученных из различных источников; обработки (преобразования) данных;
• хранения входящих и обработанных данных;
• вывода информационных данных, пользовательских; отправка / получение данных сети.

Разработка информационной системы предполагает решение двух задач:

• наполнения системы данными определенной предметной области;
• создание интерфейса пользователя (желательно графического) для получения необходимых информационных данных.

Между источником и потребителем информационной системы может быть организовано взаимодействие:

• произвольное взаимодействие, которое предусматривает обязательное участие операторов и на стороне приема, и на стороне передачи. Возможен обмен в произвольном, но заранее оговоренном формате;
• интерактивный удаленный доступ, в которой оператор находится на передающем стороне, обрабатываются принятые документы автоматически;
• контролируемая потоковая обработка. Например, принятый по электронной почте файл содержит HTML форму, запуск которой начинает процесс обработки документа или прием оператором электронной почте документов в обусловленном формате и далее — запуск программы обработки. Требует обязательного контроля оператора на стороне приема;
• полностью автоматизированный процесс приема и обработки электронных документов в оговоренном формате, участие операторов не нужна.

Сравним технологию “клиент-сервер” с технологией “файл-сервер”.

В файл-серверной системе данные хранятся на файловом сервере (например, Novell NetWare или Windows NT Server), а их обработка осуществляется на рабочих станциях, на которых, как правило, функционирует одна из так называемых «настольных СУБД» — Access, FoxPro, Paradox и т.п.

Приложение на рабочей станции отвечает за формирование пользовательского интерфейса, логическую обработку данных и за непосредственное манипулирование данными. Файловый сервер предоставляет услуги только самого низкого уровня — открытие, закрытие и модификацию файлов, файлов, а не базы данных. База данных существует только в «мозгу» рабочей станции.

Рис.4. Сравнение технологий

Таким образом, непосредственным манипулированием данными занимается несколько независимых и несогласованных между собой процессов. Кроме того, для осуществления любой обработки (поиск, модификация, суммирование и т.п.) все данные необходимо передать по сети с сервера на рабочую станцию (рис. 4).

В клиент-серверной системе функционируют (как минимум) два приложения — клиент и сервер, делящие между собой те функции, которые в файл-серверной архитектуре целиком выполняет приложение на рабочей станции. Хранением и непосредственным манипулированием данными занимается сервер баз данных, в качестве которого может выступать Microsoft SQL Server, Oracle, Sybase и т.п..

Формированием пользовательского интерфейса занимается клиент, для построения которого можно использовать целый ряд специальных инструментов, а также большинство настольных СУБД. Логика обработки данных может выполняться как на клиенте, так и на сервере. Клиент посылает на сервер запросы, сформулированные, как правило, на языке SQL. Сервер обрабатывает эти запросы и передает клиенту результат (разумеется, клиентов может быть много).

Таким образом, непосредственным манипулированием данными занимается один процесс. При этом, обработка данных происходит там же, где данные хранятся — на сервере, что исключает необходимость передачи больших объемов данных по сети.

Сервер баз данных осуществляет модификацию данных на основе механизма транзакций, который придает любой совокупности операций, объявленных как транзакция, следующие свойства:

атомарность — при любых обстоятельствах будут либо выполнены все операции транзакции, либо не выполнена ни одна; целостность данных при завершении транзакции;

независимость — транзакции, инициированные разными пользователями, не вмешиваются в дела друг друга;

устойчивость к сбоям — после завершения транзакции, ее результаты уже не пропадут.

Заключение

Все возрастающий спрос в условиях рыночных отношений на информацию и информационные услуги привел к тому, что современная технология обработки информации ориентирована на применение самого широкого спектра технических средств и, прежде всего ЭВМ и средств коммуникаций. На их основе создаются вычислительные системы различных конфигураций с целью не только накопления, хранения, переработки информации, но и максимального приближения терминальных устройств к рабочему месту специалиста или принимающего решения руководителя.

Разработка автоматизированных рабочих мест предполагает, что основные операции по накоплению, хранению и переработке информации возлагаются на вычислительную технику, а специалист выполняет часть ручных операций и операций, требующих творческого подхода при подготовке управленческих решений. Персональная техника применяется пользователем для контроля производственно-хозяйственной деятельности, изменения значений отдельных параметров в ходе решения задачи, а так же ввода исходных данных в автоматизированную информационную систему для решения текущих задач и анализа функций управления.

В ходе выполнения работы рассмотрены способы представления данных в информационных системах.

В первой главе рассмотрены информационные системы, понятие и классификация.

Во второй главе рассмотрены способы представления данных в ИС. Рассмотрены понятие и виды баз данных, модели, технологии. Проведен обзор СУБД.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Информационные системы позволяют объективно оценить достигнутый уровень развития экономики, выявить резервы и обеспечить успех деятельности на основе применения правильных решений. Для успешной реализации проекта (ИС) прежде всего должен быть адекватно описан объект проектирования, построены полные и непротиворечивые функциональные и информационные модели ИС. Накопленный к настоящему времени опыт проектирования, построения и разработки ИС показывает, что это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. В недавнем времени проектирование ИС выполнялось в основном на интуитивном уровне с применением неформализованных методов, основанных на искусстве, практическом опыте, экспертных оценках и дорогостоящих экспериментальных проверках качества функционирования ИС.

Перечисленные факторы способствовали появлению программно-технических средств специального класса – CASE-средств, реализующих CASE-технологии создания и сопровождения ИС. CASE-технология представляет собой методологию проектирования ИС, а также набор инструментальных средств, позволяющих в наглядной форме моделировать предметную область, анализировать эту модель на всех этапах разработки и сопровождения ИС и создавать приложения в соответствии с информационными потребностями пользователей.

Полный жизненный цикл ИС включает в себя, как правило, стратегическое планирование, анализ, проектирование, реализацию, внедрение и эксплуатацию. Он должен поддерживаться «сквозной технологической цепочкой средств разработчика (средств ведения общей информации о проекте в целом, средств описания предметной области с возможностью трансформации в схемы баз данных и код приложений, средств сопровождения проекта группой разработчиков с контролем версии, встроенными средствами тестирования и т.д.)

В условиях рынка все большее число компаний создают преимущества использования информационных систем. Во многих случаях ИС — это не только набор услуг, но и важнейший компонент бизнеса.

Современные программные системы становятся сложнее, чтобы обеспечить возможность решения глобальных задач, например, таких, как создание единой системы управления предприятием

При разработке таких систем важно хорошо представлять современные подходы, существующие в этой области и основные сложности этого процесса

Объектно-ориентированные визуальные средства разработки успешно используются для создания множества сложных систем в самых разных областях.

Потребность в сложных программных системах все время растет. По мере того как увеличивается производительность и падает цена вычислительной техники, появляются возможности выполнить автоматизацию все более сложных процессов. Основная ценность объектно-ориентированного визуального проектирования при создании сложных информационных систем состоит в том, что оно позволяет свести к минимуму трудоемкую рутинную работу и сосредоточиться на решении творческих задач.