Файл: Способы представления данных в информационных системах(ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА. ПОНЯТИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ).pdf

На этапе проектирования, прежде всего, формируются модели данных. Проектировщики в качестве исходной информации получают результаты анализа. Построение логической и физической моделей данных является основной частью проектирования базы данных [7]. Полученная в процессе анализа информационная модель сначала преобразуется в логическую, а затем в физическую модель данных.

Параллельно с проектированием схемы базы данных выполняется проектирование процессов, чтобы получить спецификации (описания) всех модулей ИС. Оба эти процесса проектирования тесно связаны, поскольку часть бизнес-логики обычно реализуется в базе данных (ограничения, триггеры, хранимые процедуры). Главная цель проектирования процессов заключается в отображении функций, полученных на этапе анализа, в модули информационной системы. При проектировании модулей определяют интерфейсы программ: разметку меню, вид окон, горячие клавиши и связанные с ними вызовы.

Кроме того, на этапе проектирования осуществляется также разработка архитектуры ИС, включающая в себя выбор платформы (платформ) и операционной системы (операционных систем). В неоднородной ИС могут работать несколько компьютеров на разных аппаратных платформах и под управлением различных операционных систем.

Кроме выбора платформы, на этапе проектирования определяются виды архитектуры:

• архитектура «файл-сервер» или «клиент-сервер»;
• база данных централизованная или распределенная. Если база данных будет распределенной, то какие механизмы поддержки согласованности и актуальности данных будут использоваться;
• серверы, параллельные или одиночные для баз данных (в целях достижения необходимой производительности) и т.д.

Этап проектирования завершается разработкой технического проекта ИС.

Проектирование рабочее (физическое) включает создание и настройку программ, наполнение баз данных, создание рабочих инструкций для персонала. Проектирование заканчивается созданием рабочего проекта [8].

Рабочий проект – это техническая документация, утвержденная в установленном порядке, содержащая уточненные данные и детализированные общесистемные проектные решения, программы и инструкции по решению задач, а также уточненную оценку экономической эффективности автоматизированной системы управления и уточненный перечень мероприятий по подготовке объекта к внедрению.

В ходе опытного и промышленного внедрения осуществляется комплексная отводка системы и обучение персонала.

Внедрение системы – это процесс постепенного перехода от существующей ИС к новой, предусмотренной документацией рабочего проекта на всю систему. Внедрение отдельных задач и подсистем может проводиться параллельно с разработкой рабочего проекта на всю систему.

Основными этапами внедрения системы являются:

• подготовка объекта к внедрению системы;
• сдача задач и подсистем в опытную эксплуатацию;
• проведение опытной эксплуатации;
• сдача задач, подсистем, системы в целом в промышленную эксплуатацию.

Опытная эксплуатация ИС заключается в проверке алгоритмов, программ и звеньев технологического процесса обработки данных в реальных условиях. Она проводится для следующего:

• окончательной отладки программ и отработки технологического процесса решения задач;
• проверки подготовленности информационной базы;
• отработки взаимосвязи задач системы;
• приобретения навыков работы персоналом предприятия;
• настройки всей системы в целом и устранения выявленных недочетов.

После окончания опытной эксплуатации системы составляется отчет о внедрении. При положительных результатах опытной эксплуатации система сдается в промышленную эксплуатацию.

Эксплуатация ИС – ее использование в реальных условиях. В ходе эксплуатации также осуществляется сопровождение, анализ работы системы, исправление ошибок и недоработок, оформление требований и разработка планов по модернизации и расширению системы [9].

Изъятием ИС из эксплуатации называется полное изъятие ИС из эксплуатации или существенная модернизация, позволяющая говорить о создании принципиально новой информационной системы.

Существующие модели жизненного цикла определяют порядок исполнения этапов в ходе разработки, а также критерии перехода от этапа к этапу. В соответствии с этим наибольшее распространение получили три следующие модели жизненного цикла:

1) каскадная модель, предполагающая переход на следующий этап после полного окончания работ по предыдущему этапу;

2) поэтапная модель с промежуточным контролем, т.е. итерационная модель разработки с циклами обратной связи между этапами. Преимущество такой модели заключается в том, что межэтапные корректировки обеспечивают меньшую трудоемкость по сравнению с каскадной моделью, однако время жизни каждого из этапов растягивается на весь период разработки;

3) спиральная модель делает упор на начальные этапы ЖЦ: анализ требований, проектирование спецификаций, предварительное и детальное проектирование. На этих этапах проверяется и обосновывается реализуемость технических решений путем создания прототипов. Каждый виток спирали соответствует поэтапной модели создания фрагмента или версии программного изделия, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество, планируются работы следующего витка спирали [10]. Таким образом, углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта, и в результате выбирается обоснованный вариант, который доводится до реализации.

Исследования последних лет показали, что повышение производительности за счет использования информационных технологий достигается очень редко. Главная причина в том, что новые информационные технологии часто являются зеркальным отображением предыдущих методов и процессов.

2 СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

При работе с СУБД разные люди и разные программы, запущенные людьми, видят СУБД по-разному. Конечный пользователь работает в некоторых приложениях и, вероятно, ничего не знает о внутренней структуре. Программа, которую использует пользователь и, соответственно, программист, написавший программу, видит и использует ту часть базы данных, которую ему разрешено видеть [11]. Администратор, позволяющий определенным пользователям просматривать определенные данные, видит полную схему базы данных. Группа программистов, которая разработала ядро ​​исполнителя запросов (SQL-сервер) и предоставила администратору возможность создавать схему базы данных, реализовала сопоставление базы данных с внешними устройствами и памятью.

В соответствии с этим выделяют три уровня представления данных.

Уровень конечного пользователя - прикладной (пользовательский) уровень. В определенном смысле это самый важный уровень, именно на том уровне, на котором работает пользователь, то есть человек, для которого написана программа. Пользователь рассматривает базу данных как набор нескольких взаимосвязанных полей в форме, как набор меню и команд, выполняя их, решая собственные задачи, например, резервируя два билета в Сочи 20 июля этого года.

Уровень программиста и администратора - концептуальный уровень. На этом уровне есть программист, который создает прикладные программы, и администратор, который разрабатывает структуру базы данных (схему). Администратор видит всю схему, ему доступна вся информация. По сути, его видение является подмножеством того, что видит администратор.

Уровень реализации - физический уровень [12]. На физическом уровне определяется, как хранятся данные и как осуществляется доступ к ним. Например, сервер СУБД реализует в внутри себя именно этот уровень. Как правило, физическое представление не только скрыто от посторонних глаз, но и является частной, закрытой информацией фирмы производителя СУБД.

Значительная часть пользователей, приобретая компьютер или приобретая его, сначала осваивают операции с текстовыми файлами. На первом этапе компьютер обычно используется как удобная и «интеллектуальная» пишущая машинка (для подготовки, хранения, изменения и печати всех типов писем, статей, статей, объявлений, статей и т. д.).

Маловероятно, что многие люди думают, что на данном этапе они уже используют примитивную информационную систему, которая в данном случае состоит из следующих элементов:

• Текстовый редактор как инструмент для манипулирования текстами;
• Группы текстовых файлов (баз данных) как объект обработки.

На следующем этапе многие люди думают об использовании текстового файла в качестве своего рода записной книжки, где можно легко ввести различную информацию «списком», такую ​​как: рецепты, номера телефонов, каталоги видеотеки, музыкальной библиотеки, адреса и названия организаций и т. д. Способ представления и размещения информации в таких «хранилищах» обычно придумывается самим пользователем. Например, адвокат может поместить карточки своих клиентов в текстовый файл с указанием его фамилии, имени и отчества, адреса места жительства, предмета юридической консультации и других данных, например: «Иванов П.И., Тула, ул. Сафонова, 12, Наследство», «Сидоров П.Т., Москва, ул. Тверская, 34, кв. 25, автомобильная авария »и др. [13].

Каковы недостатки этого подхода? Создавая базы данных, мы стремимся предоставить возможность, во-первых, сортировать информацию по различным критериям (например, по теме консультаций), а во-вторых, быстро извлекать выборку с произвольной комбинацией характеристик (например, клиенты обращавшихся по вопросу наследства). Организация данных, описанная выше, не позволит ни того, ни другого, потому что размещение информации в текстовом файле намного сложнее, чем даже в картонной коробке. Кроме того, компьютер может даже не иметь возможности выбирать клиентов с одинаковой темой консультации, если одна и та же тема записана по-разному в записи о разных клиентах (например, «Наследование», «Наел» и т. д.).

Для того чтобы компьютер мог осуществлять точный поиск и систематизацию данных, в первую очередь необходимо разработать и соблюдать определенные правила (соглашения) о том, как представлять информацию при записи данных. В связи с приведенной выше примером записей адвоката, это означает, что тема консультации должна быть указана одинаково во всех случаях записи. Все записи о клиентах должны иметь одинаковую длину (например, две строки на клиента), позиция описания определенных атрибутов данных в каждой записи должна быть одинаковой (например, запись начинается с фамилии, темы юридических консультаций записывается с начала второй строки). Такой процесс адаптации форматов данных и значений к возможностям компьютера, например, устранение произвольности в исполнении длины и (или) значений называется -структурирование информации. Другими словами, структурирование - это введение соглашений о том, как представлены данные. Тогда информационная система представляет собой комбинацию структурированных данных (баз данных) тем или иным образом и комплекса аппаратного и программного обеспечения для хранения данных и манипулирования ими.

2.1 Иерархическая модель данных

Основой информационной системы, объектом ее обработки является база данных (БД). База данных - это набор информации о конкретных объектах реального мира в любой предметной области или разделе предметной области. Например, база данных университетов (высшее образование), база данных лекарств (медицина), база данных автомобилей (автосалон), база данных строительных материалов (склад) и т. д. Синоним термина «база данных» - «банк данных».

В основе любой базы данных лежит модель данных, которая представляет собой структуру данных, соглашения о том, как их представлять и как ими манипулировать. Другими словами, это формализованное описание доменных объектов и их взаимосвязи [14].

Различают три основных типа моделей данных: иерархическую, сетевую и реляционную.

Иерархическая модель данных - это представление базы данных в виде древовидной (иерархической) структуры, состоящей из объектов (данных) разных уровней.

Рисунок 2 – Иерархическая структура.

Иерархические или древовидные структуры данных разрабатывались и использовались в течение длительного времени. Например, большинство методов индексации основаны на древовидных структурах данных. Иерархическая модель данных близка по своей концепции с иерархической структурой данных. Однако модель описывает не конкретные методы работы и манипулирования ссылками, а метод логического представления данных, который использует разработчик структуры базы данных при отражении реальных зависимостей с использованием механизмов, доступных в СУБД.

Между объектами существуют связи, каждый объект верхнего уровня может иметь ссылки на несколько объектов более низкого уровня. Объект верхнего уровня (предок) может иметь несколько подчиненных объектов на нижнем уровне (потомки). Но у каждого потомка есть только один предок. Объекты, имеющие общих предков, называются близнецами.

В некотором смысле иерархическая база данных - это файловая система, которая состоит из корневого каталога, в котором существует иерархия подкаталогов и файлов.

Пример. Иерархическая база данных содержит информацию о покупателях и их заказах. Объект «покупатель» – предок. Объект «заказ» – потомок. Объект «покупатель» будет иметь указатели от каждого заказчика к заказам данного покупателя (объекты «заказ»). В этой модели запрос, направленный вниз по иерархии, прост (например: какие заказы принадлежат этому покупателю); однако запрос, направленный вверх по иерархии, более сложен (например, какой покупатель поместил этот заказ). Также, трудно представить не иерархические данные при использовании этой модели.