Файл: Состав и свойства вычислительных систем. Информационное и математическое обеспечение вычислительных систем (Классификация вычислительных систем).pdf

Операционные системы - обеспечивают функционирование всех устройств ЭВМ в требуемых режимах и выполнение необходимой последовательности заданий на реализацию различных процедур управления. Операционные системы, как правило, являются неотъемлемой составной частью тех вычислительных средств, которые входят в состав АСУ.

Однако в ряде случаев при проектировании АСУ приходится расширять операционные системы для обеспечения специальных системных требований (например, при подключении к системе специфичных для управляемого процесса регистраторов и систем отображения, при организации диалоговых режимов между терминалами и центральным вычислительным комплексом). В этой связи очень важной составной частью операционной системы АСУ является т. н. генератор систем [18].

Генератор систем - программа, которая не входит в состав активной части управляющих программ и не связана непосредственно с процессом вычислений, но с помощью которой можно автоматически генерировать комплекс управляющих программ для системы любой конфигурации. Такой метод оказывается особенно эффективным при использовании ЭВМ в широком диапазоне АСУ на различных уровнях и на различных объектах, когда состав ЭВМ и состав решаемых задач может быть существенно различным.

Общесистемный комплекс - охватывает набор программ, управляющих работой вычислительной системы и периферийных устройств (регистраторов, средств отображения результатов обработки данных и т.д.). Этот комплекс содержит программы совместной работы нескольких ЭВМ, комплексируемых по различным уровням запоминающих устройств, программы обслуживания каналов связи, дистанционные решения задач в режиме разделения времени, разграничения доступа к информационным массивам и др [10].

К общесистемным комплексам относят также информационно-поисковые системы, осуществляющие целенаправленный поиск требуемых массивов (или формирование необходимых массивов из фрагментов данных), их редактирование и выдачу потребителю в заданной форме (либо передачу этих массивов в запоминающее устройство для использования очередными рабочими программами) [4].

К ним же относят программы обслуживания средств, работающих в реальном масштабе времени, а также обслуживания терминальных устройств и средств отображения информации [11].

Пакеты типовых прикладных модулей (стандартных подпрограмм) могут использоваться в различных комбинациях при решении той пли иной функциональной задачи. Типовыми, например, являются прикладные модули сортировки данных, статистической обработки информации, обработки сетевых графиков планирования и управления, моделирования реальных процессов и др. К математическому обеспечению АСУ часто относят также программы функционального анализа системы, обеспечивающие удобство эксплуатации и совершенствования системы.

2.2.  Информационное обеспечение

Информационное обеспечение - совокупность форм документов, классификаторов, нормативной базы и реализованных решений по объемам, размещению и формам существования информации, применяемой в ВС при ее функционировании. ИО регламентирует потоки и подготовку информации в АСУП, организацию выполнения информационных процессов в ИВЦ предприятий и организаций [9]. При разработке ТЗ для информационного обеспечения системы приводят требования:

- к составу, структуре и способам организации данных в системе;

- к информационному обмену между компонентами системы;

- к информационной совместимости со смежными системами;

- по использованию общесоюзных и зарегистрированных республиканских, отраслевых классификаторов, унифицированных документов и классификаторов, действующих на данном предприятии;

- по применению систем управления базами данных [9];

- к структуре процесса сбора, обработки, передачи данных в системе и представлению данных;

- к защите данных от разрушений при авариях и сбоях в электропитании системы;

- к контролю, хранению, обновлению и восстановлению данных;

- к процедуре придания юридической силы документам, продуцируемым техническими средствами ВС (в соответствии с ГОСТ 6.10.4) [9].

Опыт, практика создания и использования автоматизированных информационных систем (АИС) в различных сферах деятельности позволяет дать более широкое и универсальное определение, которое полнее отражает все аспекты их сущности.

Под информационной системой в дальнейшем понимается организованная совокупность программно-технических и других вспомогательных средств, технологических процессов и функционально-определенных групп работников, обеспечивающих сбор, представление и накопление информационных ресурсов в определенной предметной области, поиск и выдачу сведений, необходимых для удовлетворения информационных потребностей установленного контингента пользователей - абонентов системы [12].

Исторически первыми видами информационных систем являются архивы и библиотеки. Им присущи все атрибуты информационной системы. Они обеспечивают в какой-либо предметной области сбор данных, их представление и хранение в определенной форме (книги, архивохранилища, каталоги и т. д.), в них определяется порядок использования информационных фондов (т. е. определены абоненты, режимы и способы выдачи информации -- абонементы, читальные залы и т. п.) [13].

Информационные системы, в которых представление, хранение и обработка информации осуществляются с помощью вычислительной техники, называются автоматизированными, или сокращенно АИС (или по другому АСУ). Автоматизированные информационные системы в настоящее время являются неотъемлемой частью современного инструментария информационного обеспечения различных видов деятельности и наиболее бурно развивающейся отраслью индустрии информационных технологий.

Таким образом, информационные системы являются основным средством, инструментарием решения задач информационного обеспечения, а соотношение понятий, связанных с информационным обеспечением [11].

Технологическое и организационно-штатное воплощение информационного обеспечения в большинстве случаев осуществляется в трех формах:

- служба документационного обеспечения управления (СлДОУ);

- информационная служба;

- экспертно-аналитическая служба.

Одними из фундаментальных понятий, непосредственно связанных с АСУ, является система управления базами данных (СУБД) и файловая система.

В настоящее время развитие СУБД как специального вида программного обеспечения для создания и эксплуатации АС приводит к более широким санкциям СУБД, которая по ГОСТу определяется как «совокупность программ и языковых средств, предназначенных для управления данными в базе данных, ведения базы данных и обеспечения взаимодействия ее с прикладными программами» [23].

Ввиду этого в расширенном толковании СУБД можно определить как комплекс программных средств, реализующих создание баз данных, их поддержание в актуальном состоянии, а также обеспечивающих различным категориям пользователей возможность получать из БД необходимую информацию.

Совокупность конкретной базы данных, СУБД, прикладных компонентов АС (набор входных и выходных форм, типовых 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 данных [8].

По характеру представления и логической организации хранимой информации в ВС разделяются на фактографические, документальные и геоинформационные [7].

Фактографические ВС 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, событию и т. д., отделенному (вычлененному) от всех прочих сведений и фактов (отсюда и название - «фактографические системы».). Структура каждого типа информационного объекта состоит из конечного набора реквизитов, отражающих основные аспекты и характеристики сведений для объектов данной предметной области. К примеру, фактографическая ВС, накапливающая сведения по лицам, каждому конкретному лицу в базе данных ставит в соответствие запись, состоящую из определенного набора таких реквизитов, как фамилия, имя, отчество, год рождения, место работы, образование и т. д.

Комплектование информационной базы в фактографических ВС включает, как правило, обязательный процесс структуризации входной информации из документального источника. Структуризация при этом осуществляется через определение (выделение, вычленение) экземпляров информационных объектов определенного типа, информация о которых имеется в документе, и заполнение их реквизитов [5].

В документальных ВС единичным элементом информации является нерасчлененный на более мелкие элементы документ и информация при вводе (входной документ), как правило, не структурируется, или структурируется в ограниченном виде. Для вводимого документа могут устанавливаться некоторые формализованные позиции -- дата изготовления, исполнитель, тематика и т. д. Некоторые виды документальных АСУ обеспечивают установление логической взаимосвязи вводимых документов -- соподчиненность по смысловому содержанию, взаимные отсылки по каким-либо критериям и т. п. [7] Определение и установление такой взаимосвязи представляет собой сложную многокритериальную и многоаспектную аналитическую задачу, которая не может в полной мере быть формализована [13].

В геоинформационных ВС данные организованы в виде отдельных информационных объектов (с определенным набором реквизитов), привязанных к общей электронной топографической основе (электронной карте). Геоинформационные системы применяются для информационного обеспечения в тех предметных областях, структура информационных объектов и процессов в которых имеет пространственно-географический компонент, например маршруты транспорта, коммунальное хозяйство и т. п.

Разработка и проектирование автоматизированной системы управления начинаются с построения концептуальной модели ее использования.

Концептуальная модель использования системы определяет, прежде всего, круг конкретных задач и функций, обеспечиваемых созданием и эксплуатацией информационной системы, а также систему сбора, накопления и выдачи информации [5].

Поэтому другим критерием классификации ВС являются функции и решаемые задачи, основными из которых могут являться:

- справочные;

- поисковые;

- расчетные;

- технологические.

Файловая система-- регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации.

Она определяет формат физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла (папки), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов [5].

Файловая система связывает носитель информации с одной стороны и API для доступа к файлам - с другой.

Представим себе, что имеется некоторый носитель информации определенной емкости, устройство для чтения-записи на этот носитель в режиме произвольного доступа и прикладные программы, которые используют конкретный носитель для ввода-вывода информации во внешнюю память. В этом случае, каждая прикладная программа должна знать, где и в каком месте хранятся необходимые данные. Так как прикладных программ больше, чем носителей информации, то несколько прикладных программ могут использовать один накопитель. Что произойдет, если одной из прикладных программ потребуется дозаписать свои данные на диск? Может произойти наложение: ситуация в которой данные одной программы будут перезаписаны другой программой [8].

Важным шагом в развитии информационных систем явился переход к использованию централизованных систем управления файлами. С точки зрения прикладной программы, файл - именованная область внешней памяти, в которую можно записывать данные, и из которой можно их считывать. Для того чтобы была возможность считать информацию из какой либо области внешней памяти необходимо знать имя этого сектора (имя файла), размер самой области и его физическое расположение. Сама система управления файлами выполняет следующие функции:

- распределение внешней памяти;

- отображение имеет файлов в соответствующие адреса во внешней памяти; обеспечение доступа к данным [14].

Рассмотрение особенностей реализации отдельных систем управления файлами выходит за рамки данной темы. На данном этапе достаточно знать, что прикладные программы видят файл как линейную последовательность записей и могут выполнить над ним ряд операций:

- создать файл (определенного типа и размера);

- открыть ранее созданный файл [14];

- прочитать из файла определенную запись;

- изменить запись;

- добавить запись в конец файла.

Поиск наилучшего варианта реализации взаимодействия математического и информационного обеспечения проведем в виде схемы.

Реляционная база данных - база данных, основанная на реляционной модели данных. Для работы с реляционными БД применяют реляционные СУБД.

Объектно-ориентированная база данных (ООБД) - база данных, в которой данные оформлены в виде моделей объектов, включающих прикладные программы, которые управляются внешними событиями. Результатом совмещения возможностей (особенностей) баз данных и возможностей объектно-ориентированных языков программирования являются Объектно-ориентированные системы управления базами данных (ООСУБД). ООСУБД позволяет работать с объектами баз данных также, как с объектами в программировании в ООЯП. ООСУБД расширяет языки программирования, прозрачно вводя долговременные данные, управление параллелизмом, восстановление данных, ассоциированные запросы и другие возможности [10].