Файл: СПОСОБЫ ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ ДАННЫХ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ (Данные и модели данных).pdf
Добавлен: 04.04.2023
Просмотров: 292
Скачиваний: 2
Введение
Актуальность темы объясняется разнообразием способов представления данных в современных информационных системах, которые определяют их форму и структуру. При их рассмотрении интерес представляет анализ систем управления контентом , назначение которых состоит в представлении и управлении корпоративными информационными ресурсами разной природы и содержания. В них используются технологии представления структурированной, частично-структурированной и неструктурированной информации на всех этапах ее жизненного цикла.
Практически в любой сфере деятельности человеку необходимо располагать какими-либо сведениями, документами, фактами, т.е. иметь определенную информацию. Информационный фонд – обязательный атрибут НИОКР, процессов управления и обучения. Высокие темпы научно-технического и культурного прогресса сопровождаются ростом информационных потоков при одновременном сокращении времени на их переработку. Наблюдается устойчивая тенденция сокращения сроков НИОКР. Управление любым современным производством, фирмами, организациями требует от управленческого персонала быстрого принятия оптимальных интегрированных решений. Все это заставляет искать пути повышения доступности информации, обеспечения быстрого поиска и обработки необходимых сведений. Человек издавна пытался ускорить и облегчить поиск нужных сведений, создавая различные справочники, картотеки, каталоги. Масштабность современных задач по сбору, поиску и обработке информации требует адекватных этим задачам высокоэффективных технических средств. Естественно, что основу таких технических средств в настоящее время составляют ЭВМ. ЭВМ стали преобладающим инструментальным средством для решения многочисленных задач, связанных с обработкой информации в научных исследованиях, управлении, отраслях материального производства, в социальной и культурной сферах. Однако вычислительные средства сами по себе составляют лишь техническую основу, инструментальное ядро для решения задач сбора, поиска и обработки информации. Для того чтобы ЭВМ были способны решать эти задачи, они должны быть обеспечены специальными средствами, расширяющими возможности обычных операционных систем и позволяющими приводить самую разнообразную информацию к виду, пригодному для восприятия, обработки, хранения и выдачи. Совокупность средств, предназначенных для сбора, подготовки, хранения, поиска, обработки и выдачи информации, представляет собой автоматизированную информационную систему (АИС) или, в современной терминологии – систему обработки данных (СОД).
СОД включает в себя, языковые средства и правила, используемые для отбора и подготовки информации к вводу в ЭВМ, для отображения картины реального мира в модели данных, для работы пользователя с системой, для предоставления пользователю выдаваемой системой информации; информационный фонд системы; способы и методы организации информационных массивов и всех процессов обработки информации в системе; алгоритмы функционирования системы, т.е. алгоритмы всех процедур по созданию, введению и обработке информационных массивов, алгоритмы формирования ответов на запросы и др.; программное обеспечение системы, в состав которого входят программы, реализующие все алгоритмы функционирования системы; комплекс технических средств, функционирующих в системе; персонал, обслуживающий АИС.
В составе СОД можно выделить ряд подсистем. Основной из них является система обработки и хранения информации (СОХИ), реализующая все функции СОД, связанные с организацией, хранением, обработкой, поиском и выдачей информации. Центральной частью СОХИ является информационный фонд, состоящий из информационных массивов. Информационный массив образуется совокупностью определенным образом организованных единиц информации, описывающих соответствующий класс объектов. Объектом может быть человек, предмет, процесс, явление, документ, понятие. Информационный массив является поставщиком сведений, содержащих информацию об объектах. Структурная организации массива должна адекватно отражать отношения, существующие в реальной предметной области, и обеспечивать информационные потребности определенного круга пользователей и приложений. В процессе функционирования СОД элементы информационного массива и весь массив подвергаются различным обрабатывающим процедурам. Массивы сортируются, перестраиваются, в них осуществляются поисковые процессы. Для отражения текущего состояния реальных объектов массивы должны постоянно актуализироваться: из них удаляется устаревшая информация, добавляется новая, элементы массива корректируются в соответствии с изменениями, происходящими в объектах. Структура массива не должна разрушаться или искажаться в результате выполнения процедур обработки и актуализации. СОД Языковые средства и правила Информационный фонд системы Алгоритмы функционирования системы Способы и методы организации обработки информации в системе Программное обеспечение системы Обслуживающий персонал Комплекс технических средств 6 Информационные массивы размещаются в памяти ЭВМ. От того, насколько правильно выбраны устройства памяти, способы размещения и выборки массивов, зависят показатели качества функционирования СОХИ и всей СОД в целом: скорость реализации запросов, полнота и точность выдачи информации, экономические показатели. Технической базой СОД являются ЭВМ с периферийным оборудованием. Обширность и разнообразие парка современных компьютеров позволяют при создании каждой СОД, в соответствии с ее назначением и сферой применения, делать оптимальный выбор средств вычислительной техники и периферийных устройств, который мог бы обеспечить максимум удобств для пользователей при минимуме стоимости информационного обслуживания. Предметом учебного пособия «Основы организации и обработки данных» являются способы, методы и алгоритмы организации, хранения, поиска и обработки данных в СОД. Изложенный материал является основой курса «Структуры данных и прикладные алгоритмы» для студентов специальностей 075300 «Организация и технология защиты информации» и 075400 «Комплексная защита объектов информатизации», а также может быть использован студентами других специальностей при изучении систем обработки данных.
В данной работе будет способы представления данных в информационных системах.
Объектом курсовой работы является данные в информационных системах.
Предметом исследования является изучение представления данных в системе обработки данных.
Цель данной работы проанализировать способы предоставления данных в информационных системах.
Для достижения поставленной цели в курсовой работе необходимо решить следующую задачу:
1.Выявить роль данных и модели данных;
2.Изучить структуру данных;
3. Рассмотреть типы данных.
При написании курсовой работы применялись современные методы исследования, теоретический и практический анализ литературы по тематике данной работы.
При написании данной работы использовались труды таких авторов, как:
Агафонов А, Бауэр Ф, Винер Н. Я , Дубова Н, Малиновский Б.Н, Мельников В.А, Петренко А.К
Структура работы: работа состоит из введения, трех глав, семи параграфов, заключения, списка литературы, приложения.
Глава 1. Теоретические основы способов предоставления данных в информационных системах
1.1 Данные и модели данных
Восприятие окружающего мира связано с регистрацией различных, часто взаимосвязанных явлений, в результате чего мы получаем информацию о реальном мире. С давних времен человечество пыталось как-то описать эти явления вне зависимости от того, достигалось их полное понимание или нет. Элементы такого описания реального мира будем называть данными. Слово «данные» происходит от латинского «datum», буквально означающего «факт». Тем не менее, данные не всегда соответствуют конкретным или действительным фактам. Иногда они неточны или описывают нечто, не имеющее место в реальной действительности, например идею или сновидение. Поэтому к данным будем относить описания любых явлений (в широком смысле слова), которые представляются ценными для того, чтобы их зафиксировать. Под информацией понимают любые сведения о каком-либо событии, сущности, процессе, явлении и т.п., являющиеся объектом некоторых операций: восприятия, передачи, преобразования, хранения или использования. Иными словами информация – это знание о чем-либо. [1]
На современном этапе считается, что информация присуща всем видам и формам движения материи и связана с неотъемлемыми свойствами или атрибутами материи (отражением, разнообразием, структурой, распределением вещества и энергии в пространстве и времени и т.д.). Для того, чтобы соотнести между собой данные и информацию, представим следующую абстрактную ситуацию. Имеется некоторая система, ин- 7 формация о состоянии которой представляет интерес, и наблюдатель, способный воспринимать состояния системы и в определенной форме фиксировать их в своей памяти (никаких других действий он не выполняет). В этом случае говорят, что в памяти наблюдателя находятся данные, описывающие состояние системы. В качестве такого «наблюдателя» в общем случае выступают СОД. Таким образом, данные можно определить также как информацию, фиксированную в определенной форме, пригодной для последующей обработки, хранения и передачи. Данные соответствуют зарегистрированным фактам об объектах и явлениях реального мира. Чтобы в дальнейшем использовать данные, требуется их смысловое содержание – семантика данных. Поэтому в СОД должны быть предусмотрены правила и средства интерпретации данных. Традиционно фиксация данных осуществляется с помощью конкретного средства общения (например, с помощью языка или изображений) на некотором носителе (например, бумаге, камне и т.п.). Основное и самое мощное средство представления семантики данных – естественный язык. [2]
Чаще всего данные описываются на естественном языке и фиксируются на бумаге. Обычно данные (факты) и их интерпретация (семантика) фиксируются совместно, так как естественный язык достаточно гибок для представления и того и другого. Примером может служить утверждение «Рост Иванова – 173 см». Здесь «173» данное, а его семантика «рост Иванова в сантиметрах». Однако использование естественного языка в СОД вызывает известные трудности, поэтому в них широко используют формализованные языки, позволяющие эффективно организовать обработку данных и, с определенными ограничениями, – представлять семантику данных, удовлетворяющую практическим потребностям. Данные и их интерпретация могут быть разделены. Например, расписание авиарейсов представляет собой таблицу данных, а их интерпретация приводится в начале (шапке) таблицы. Разделение данных и их интерпретации может затруднять работу с данными, что проявляется, в частности, и при пользовании расписанием авиарейсов. Широкое применение СОД привело к разделению данных и интерпретации. Компьютеры имеют дело главным образом с данными как таковыми. Большая часть интерпретирующей информации вообще не фиксируется в явной форме. Например, программа численного анализа, предназначенная для решения дифференциальных уравнений в частных производных, получает в качестве исходных данных некоторые числа и вырабатывает другие числа. Она не содержит информации о том, какие реальные явления описывают эти дифференциальные уравнения. Ответственность за интерпретацию результатов в контексте их применения лежит на пользователе программы. Существуют, по крайней мере, две причины, по которым применение компьютеров привело к отделению данных от интерпретации. [3]
Во-первых, компьютеры не обладают достаточными возможностями для обработки текстов на 8 естественном языке, который остается основным средством кодирования и интерпретации семантики данных. Во-вторых, стоимость компьютерной памяти была первоначально весьма велика, и память использовалась в основном для хранения самих данных, а интерпретация традиционно возлагалась на пользователя. По мере развития вычислительной техники возможность обеспечения автоматической интерпретации возрастает. Программы, в которых заложена интерпретация используемых данных, имеют существенно большую значимость, так как без интерпретации данные не несут для потребителя никакой полезной информации и представляют собой не более чем совокупности битов. Однако в современных СОД, в условиях совместного использования данных, при множестве различных приложений такой подход можно применять только до определенного предела. За этим пределом написание программ, в каждую из которых встроены близкие, хотя и не идентичные механизмы интерпретации, становится весьма неэффективным. В такой ситуации целесообразнее ассоциировать данные и механизмы интерпретации и обеспечить однократность представления интерпретирующей информации. В результате изменяется роль данных. Их уже нельзя рассматривать как совокупность битов, они приобретают определенную семантическую окраску. В таком качестве их можно расценивать уже как семантически значимое представление реального мира, как некоторое абстрактное знание. Интерпретация данных должна позволять наряду со стабильным базисом отображать множественность и эволюцию взглядов на данные. Такая гибкость достигается двумя способами. Во-первых, обеспечиваются разносторонние взгляды на одни и те же данные. Например, различные приложения могут накладывать на данные свои ограничения и конкретную интерпретацию. Так, человек может рассматриваться в приложениях, связанных с кадровыми вопросами – как служащий, в производственных приложениях – как исполнитель работ, при обработке данных выборных кампаний – как избиратель, в медицинских приложениях – как пациент и т.д. Вместе с тем, та часть интерпретации данных, которая осуществляется системой ведения данных, должна оставаться достаточно абстрактной для того, чтобы обеспечить множественность взглядов.[4]
С другой стороны, должна существовать возможность единообразного представления различных данных. Например, администраторы, клерки, торговые агенты, секретари могут рассматриваться как служащие независимо от рода их деятельности. Это также требует значительной абстрактности интерпретации. Двум понятиям – «информация» и «данные» в СОД соответствуют два аспекта рассмотрения вопросов: инфологический и датологический. Инфологический аспект употребляется при рассмотрении вопросов, связанных со смысловым содержанием данных (семантика данных) независимо от способов их представления. Датологический аспект употребляется при рассмотрении вопросов представления данных в памяти СОД. 9 Моделирование данных. Очевидно, что наряду с абстрактностью интерпретации должны обеспечиваться развитые возможности представления соотношения данных. Интеллектуальное средство, позволяющее реализовать интерпретацию данных, находящихся между собой в определенных взаимоотношениях, называется моделью данных. Модель данных – это средство абстракции, которое дает возможность составить целостную картину отображения данных определенной предметной области, т.е. увидеть «лес» (информационное содержание данных), а не «отдельные деревья» (конкретные значения данных). Модели данных широко используются в различных дисциплинах, они помогают понять проблемы и абстрагироваться от деталей. Уровень абстрактности модели может меняться в зависимости от того, как она будет использоваться. [5]