Структура информации в информационных системах реквизиты

Каждая представляемая
информацией сущность (объект, явление)
имеет ряд характерных для нее свойств
(черт, при­знаков, параметров,
характеристик, моментов). Например,
свойствами материала являются его вес,
габариты, сорт, цена, номенклатурный
номер и др. Свойствами-признаками,
характеризующими такую сущность, как
организация-поку­патель, представляются
его наименование, ведомственная
принадлежность, адрес, номер расчетного
счета в Госбанке и др. Свойства физической
сущности отображаются с по­мощью
переменных величин, являющихся
элементарными единицами информации —
реквизитами.

Реквизит
— это логически
неделимый элемент любой сложной
информационной совокупности, соотносимый
с опре­деленным свойством отображаемого
информацией объекта или процесса. Из
реквизитов компонуются все остальные,
более сложные информационные конструкции.
Единицы информации любой сложности
можно последовательным раз­ложением
на составляющие компоненты (декомпозицией)
расчленить до таких составляющих —
переменных вели­чин, которые не
поддаются дальнейшему логическому
раз­биению, т. е. реквизитов. Дальнейшее
членение реквизита на более мелкие
составляющие — символы (символы в свою
очередь — на биты, биты — на последовательность
электрон­ных импульсов и т. д.) разрывает
его привязку к определен­ному свойству
объекта (процесса), нарушает информатив­ность.

В литературе по
машинной обработке данных также часто
используются такие синонимы понятия
«реквизит», как элемент, поле, терм,
признак, атрибут, переменная, эле­ментарная
единица информации и др.

Информация отражает
реальный мир с характерной для него
взаимосвязью и взаимообусловленностью
явлений. Поэ­тому одно и то же свойство
может наблюдаться у нескольких разных
явлений (сущностей). Например, признак
«дата» необ­ходим и при фиксации
процесса труда, и при передаче све­дений
о выполнении плана, и при отражении
поступления материальных ценностей, и
во многих других случаях. Бо­лее того,
одно и то же значение реквизита может
быть прису­ще нескольким различным
по характеру сообщениям. Например,
признак «дата» может фигурировать в
сообще­ниях о поступлении от поставщиков
сырья, передаче полу­фабрикатов со
склада на склад, сдаче готовой продукции,
ремонте помещения, премировании
работников и т. д.

Для определения
понятия каждого из множества окру­жающих
нас предметов, явлений необходимо найти
то осо­бенное, что отделяет его от
других предметов или явлений, что
выражает его внутреннюю суть. Это
«особенное» пред­ставляется в виде
качественных определенностей, присущих
отдельным разновидностям или их группам.
Многообразие форм движения материн
обусловливает и многообразие форм
качественной определенности.

Качественная
определенность проявляется через
сово­купность всех присущих понятию
свойств, каждое из кото­рых конкретно
выражает какую-либо его сторону, какой-
либо один его момент. Вещи и явления,
обладающие различ­ными свойствами
(признаками), по-разному действуют на
органы чувств человека и вызывают
различные ощущения, благодаря чему и
создается возможность их градации и
индивидуализации.

Некоторые из
свойств (признаков) присущи лишь
еди­ничным экземплярам и поэтому
называются индивидуальны­ми. Например,
индивидуальными признаками отличаются
друг от друга животные одного вида,
станки одной модели, товары одного
наименования. По словам К. А. Тимирязева,
в природе не существует двух форм, вполне
тождественных. На факте существования
определенных отличительных признаков
у отдельных индивидов основана вся
теория Ч. Дарвина о происхождении видов
путем естественного отбора. Благодаря
индивидуальным признакам, являющим­ся
таким образом признаками различия, даже
две капли воды различаются между собой.

Другие свойства
(признаки) распространяются на мно­гие
экземпляры, являются общими для нескольких
предме­тов, явлений. Например, общие
признаки имеются у матери­альных
ценностей различных наименований,
объединенных в одну группу, у сооружений
одного назначения. Благодаря им можно
найти сходные черты даже в самых различных
вещах. «…Различные вещи, -отмечал К.
Маркс, — ста­новятся количественно
сравнимыми лишь после того, как они
сведены к одному и тому же единству.
Только как выра­жения одного и того
же единства они являются одноименны­ми,
а следовательно, соизмеримыми величинами».

Всякое понятие
включает в себя общие и индивидуальны
свойства. «У двух различных вещей, —
писал Ф. Энгельс, — всегда имеются
известные общие качества (по крайней
мере свойства телесности), другие
качества отличаются между собой по
степени, наконец, иные качества могут
совершенно отсутствовать у одной из
этих вещей».

Следовательно,
главное назначение признаков — ука зайце
тех особенностей, которыми одно явление
отличаете? от других, т. е. индивидуализация
сообщений, устранения возможностей
смешения фактов и искажения информации
и представление таких свойств, которые
могут послужить в последующем основой
для обобщения.

Реквизит обладает
некоторой самостоятельностью и имеет
особые характерные для него черты. Так,
он может входить в самые разнообразные
составные единицы информации, относящиеся
к различным сущностям и имеющие различную
сложность, так же, как какое-либо слово
может входить в состав самых различных
предложений.

Это свойство
реквизита находит свое отображение в
его форме, всесторонне характеризующей
реквизит вне зави­симости от его
конкретного вхождения в ту или иную
состав­ную единицу информации.

Форма реквизита
включает его наименование, струк­туру
(формат), значение или совокупность
значений и неко­торые другие свойства.

Наименование
реквизита (имя) служит для обращения к
нему и обычно представляется словом
или группой слов (например, «табельный
номер рабочего»), названием опре­деленной
графы (строки) входного или выходного
доку­мента, номером, условным кодом,
адресом на носителе (перфокартах,
магнитной ленте, диске) или в памяти
ЭВМ. При алгоритмизации и программировании
с целью компакт­ного написания чаще
используют сокращенные имена —
идентификаторы. Идентификаторы обычно
имеют ограниче­ния на длину, используемый
алфавит и сферу действия. В некоторых
случаях допускается также употребление
синони­мов наименований реквизита.

Целесообразно,
чтобы основное имя — идентификатор
реквизита — было закреплено за ним вне
зависимости от того, используется ли
этот реквизит в той или иной составной
еди­нице информации, в той или другой
подсистеме. В этом слу­чае обеспечивается
ряд преимуществ при создании баз дан­ных
и совместимости различных информационных
систем.

Точность же
обращения к конкретному реквизиту
достигается применением уточняющих
указателей.

Каждому реквизиту
присуще некоторое множество зна­чений
в зависимости от характеристик того
свойства объекта (явления), которое
информационно отображает данный
рек­визит. Это множество будем называть
областью
определения реквизита,
или классом значений. Область определения,
например, для параметра «температура
больного» одна, для признака «пол
больного» — дру­гая, для реквизита
«код цеха» — третья.

Таким образом,
значение
реквизита является
одним из элементов множества значений
области определения данного реквизита,
отображающей соответствующее состояние
(из множества состояний) того свойства
объекта (явления), ко­торое характеризует
реквизит. Так, текущим значением реквизита
«температура больного» может быть
«37,4⁰»,
а реквизита «пол больного» — «мужской».
Другими словами, значение реквизита
используется для представления зна­чения
соответствующего свойства сущности.

Выбор формы
представления значений некоторого
свой­ства сущности прямо зависит от
его природы и по возможно­сти должен
в максимальной мере способствовать
приближе­нию информационного
отображения к естественной харак­теристике
свойства. Так, свойству «вес груза»
наиболее со­ответствует числовое
представление определенного рекви­зита
(в установленных единицах измерения и
с заданной точностью), свойству «тип
упаковки» — словесное описа­ние, а
утверждение о предъявлении документов
к оплате — логическое значение истинности
или ложности.

Структурой
реквизита называется
способ представле­ния его значений.
В структуре различают длину, тип и
фор­мат реквизита.

Длина реквизита
есть число символов, которые образуют
его значение. Длина реквизита может
быть посто­янной или переменной.
Например, значение реквизита «код цеха»,
как правило, является двузначным,
значение рек­визита «количество
сданных да склад деталей» может зани­мать
от одной до семи позиций, значение
реквизита «потреб­ность некоторого
материала на годовую программу
пред­приятия» может занимать от одной
до шести позиций до за­пятой, отделяющей
дробную часть от целой, и от одной до
пяти позиций после запятой, значение
реквизита «наимено­вание материала»
может занимать до 120 позиций.

Типы реквизитов
зависят от видов значений. Наиболее
распространены числовой, текстовой и
логический типы.

Реквизиты
числового типа
характери­зуют количественные свойства
сущностей, полученные в ре­зультате
подсчета натуральных единиц, измерения,
взвеши­вания, вычисления на основе
других количественно-сум­мовых данными
т. п. Значениями таких реквизитов являются
числа.

Выделяется несколько
типов числовых величин в зави­симости
от класса чисел, системы счисления,
фиксации деся­тичной запятой, упаковки
и других характеристик; на­кладываются
ограничения на диапазон чисел, форматы
их представления при вводе-выводе и на
различных носителях даже в рамках одной
реализации. Реквизиты числового типа
активно используются в различных
арифметических преобразованиях, а
большинство из них создается в резуль­тате
таких преобразований.

Особую роль играют
реквизиты числового типа, принимающие
только целочисленные значения. Такие
реквизиты могут выступать в качестве
реквизитов — признаков.

Реквизиты
текстового типа
выражают, как правило, качественные
свойства сущностей и характери­зуют
обстоятельства, при которых имел место
изучаемый про­цесс и были получены
те или иные числовые значения. Такие
реквизиты называются признаками.

Реквизиты текстового
типа могут использоваться в ка­честве
операндов в арифметических и логических
выражени­ях. Более того, значения
таких реквизитов могут быть полу­чены
в результате арифметических или
логических пре­образований .

Специальными
свойствами реквизитов являются признаки
редактирования и преобразования, замок
защиты, индика­ция наличия значения
или множества значений, даты из­менения
значений и др.

Реквизиты
логического типа
принима­ют только два значения:
истинность или ложность. Исполь­зуются
они в логических выражениях.

Будем считать, что
над реквизитами определены ариф­метические
и логические операции, понимаемые в
обычном математическом смысле, текстовые
операции и операции отношения как
операции реляционной алгебры.

Значениями
реквизитов являются последовательности
символов (букв, цифр, различных знаков
и специальных обозначений), называемые
строками или текстом.

Полный набор
всевозможных попарно различимых
сим­волов данной информационной
системы составляет ее ал­фавит. Состав
алфавита зависит от применяемых
техничес­ких средств обработки данных,
особенностей обрабатываемой информации
и других факторов. Причем на различных
стадиях обработки и даже в рамках одной
вычислительное системы возможно
применение различных алфавитов. От
размера алфавита (число разнообразных
символов, которые могут быть в одном
разряде величины) и его состава (набор)
зависит решение проблем кодирования и
декодирования, компактной записи
значений единиц информации, эффективного
хранения данных, ускорения их поиска,
передачи, ввода и вывода из ЭВМ в наиболее
удобной для пользования форме снижения
затрат на всевозможные перезаписи.
Поэтому вы бору алфавита придается
особое значение.

В значениях
реквизитов текстового типа возможное
при­менение тех или иных символов
ограничено алфавитом, ис­пользуемым
для данной реализации на заданной стадии
обработки. При этом возможно наложение
ограничений на об­щую длину значения
реквизита (строку, текст) и на набор
символов для той или иной позиции в
строке. Так, допусти­мо ограничение
текста какого-либо признака или части
его символов только цифрами, либо только
буквами, либо лишь двоичными цифрами —
битами. Чаще всего, однако, допустимо
использование в той или иной позиции
текста любого символа выбранного
алфавита.

Всевозможные
преобразования значений текстовых
единиц информации сводятся в большинстве
случаев к манипу­лированию символами.
Изучению аппарата такого мани­пулирования
придается особое значение. Так, для
алгоритмического описания процессов
оперирования с символами разработан
ряд специализированных алгоритмических
язы­ков, а каждый из современных
развитых алгоритмических языков
универсального назначения, как правило,
имеет аппарат для оперирования с
текстовыми величинами.

Тексты представляют
собой типичные единицы данных
последовательного типа, и для удобства
их обработки и обращения к отдельным
элементам текста -символам они
последовательно нумеруются с 1 по n.
Если длина текста фиксирована, то п
является
константой. Если же длина пе­ременна,
то п тоже
является переменной, а конец текста
опре­деляется специальным ограничителем.
Тем самым создается возможность введения
индекса позиций строки и адресации к
тем или иным позициям.

Ограничения на
используемый алфавит в различных
по­зициях текста достигаются с помощью
специальной маски, называемой форматом
(иногда — шаблоном) и содержащей информацию
о том, для каких позиций применимы те
или иные подалфавиты. Например, запись
формата А(5)Х(3) 9(2)1(4) означает, что в первых
пяти позициях текста допустимы только
буквы, в следующих трех — любые символы,
в девятой и десятой позициях — только
десятичные цифры и в последних четырех
— лишь двоичные цифры (О или 1).

Часто значениями
признаков может быть текст, выражен­ный
цифрами. Например, полному наименованию
материа­ла «пятижильный кабель с
сечением жил 2 мм» может соот­ветствовать
условный сокращенный код — номенклатурный
номер «2870520». Применение кодов существенно
облегчает машинную обработку данных.
Запись кодами быстрее и компактнее, их
введение позволяет строго систематизировать
и классифицировать объекты планирования,
учета и управ­ления, устранять омонимию
и синонимию. Кодирование об­легчает
группировку информации в необходимых
для сводки разрезах, упрощает поиск
данных в больших и сложных массивах.

Значения реквизитов
числового типа могут быть представ­лены
в десятичной, шестнадцатеричной,
восьмеричной, дво­ичной и других
системах счисления. Значения реквизитов,
отображенные двоичными цифрами (О и 1),
обычно называют битовыми строками, или
строками бит. В некоторых алго­ритмических
языках, например ПЛ/1, введен специаль­ный
тип данных — битовый.

Цифровые коды,
представленные целочисленными
зна­чениями, можно отнести к текстовому
типу, т. е. ими можно оперировать,
независимо от системы счисления, как с
любой строкой символов; обращаться к
нужной позиции; удалять некоторые цифры
или цифры заданных позиций, заменять
их на другие цифры; производить вставки,
переиндексацию позиций, обработку
строки по позициям по определенному
алгоритму и т. д., считая строку одномерным
массивом, значением каждой отдельной
позиции которого является некоторый
символ, в данном случае только из
подмножества алфавита- цифрового
подалфавита.

По своему характеру
цифровые коды являются числами (чаще
всего целыми) и могут подвергаться
арифметической обработке. Поэтому
необходимы преобразования типов ве­личин
— перевод кодов в числа и наоборот
(перевод кодов из одной системы счисления
в другую и даже перекодировка алфавитных
строк в цифровые на основе цифровых
эквива­лентов (весов), приписанных
отдельным символам алфавита, и наоборот).
Подобные преобразования выполняются
с помощью специальных средств в виде
набора операций, функций (в том числе
библиотечных), подпрограмм и т. п., при
этом используются описания реквизитов.
В частности, при преобразовании чисел
в текст используются форматы, определяющие
длину целой и дробной частей числа (его
ман­тиссы), положение десятичной
запятой, размещение опера­ционного
знака (плюса или минуса), условия гашения
и за­мены другими обозначениями
незначащих нулей и др.

С помощью форматов,
указателей типов и других средств
описания реквизитов ограничивается
класс их значений — подмножество значений
для возможного присвоения той или иной
величине. Для признаков область
определения значе­ний (подалфавит)
может быть, как отмечалось, определена
и для любой позиции строки.

Кроме того, область
определения значений может быть
установлена явным перечислением всех
конкретных зна­чений — строк в одном
из нескольких вариантов их возмож­ного
представления. Так, для признака «месяц»
класс зна­чений может быть явно
ограничен по описанию лишь две­надцатью
возможными значениями и одним из
подходящих конкретных написаний: либо
полными названиями месяцев (январь,
февраль и т. д.), либо их сокращениями
(напри­мер, янв., февр. и т. д.), либо
римскими цифрами, либо арабскими и т.
д.

Так как общее
количество значений одного реквизита
— признака конечно, область определения
значений может быть представлена полным
перечнем — массивом всех его зна­чений,
обычно называемым номеклатурой
дан­ного признака и создаваемым на
практике для классифика­торов и при
кодировании значений признака.
Следовательно, значение , реквизита —
признака есть значение одной из по­зиций
номенклатуры. Например, признак «категория
ка­чества изделий» может принимать
одно из трех значений, составляющих
номенклатуру значений этого признака.
Тогда одним из значений этого признака
может быть, на­пример, «высшая категория
качества».

Реквизит логического
типа (часто именуемый булевым) может
принимать одно из двух значений:
истинность или ложность. В текстовой
интерпретации значению истинности
могут соответствовать символы «1», «+»,
«И», слова «да», «истина» и т. д., значению
ложности — символы «О», «-», «Л», слова
«нет», «ложь» и т. д.

Переменные
логического типа используются для
ото­бражения таких свойств объектов
и процессов, которые по своей характеристике
можно разделить на две противопо­ложные
группы, например присутствует какой-то
признак или отсутствует, наступил или
нет некоторый момент, пере шло или нет
явление некоторую грань, выдержано
опре­деленное условие или нет,
положительная величина или отрицательная
и т. д. Примерами переменных логического
типа могут быть знак величины (плюс или
минус), признак избыточности, переполнения,
завершения, годности и т. п.

Над логическими
величинами осуществляются операции
математической логики (отрицания,
конъюнкции, дизъюнк­ции, импликации
и др.); они участвуют в логических
выра­жениях, вычисляемые значения
которых (истинность или ложность) в свою
очередь присваиваются реквизитам
логи­ческого типа.

В практике обработки
данных часто применяют также ло­гические
шкалы (векторы) — одномерные массивы
логичес­кого типа, значением каждой
позиции которых является истинность
или ложность. Так, какому-либо основному
мас­сиву М
длиной Н
позиций
может быть поставлен в соответ­ствие
вспомогательный массив логического
типа Л той
же длины и при изменении данных в i-й
позиции массива М
за­носится
1 в ту же позицию массива Л.
Тогда позиции,
со­ответствующие значению истинности
в массиве Л,
будут ука­зывать на позиции основного
массива М,
подвергшиеся
изме­нениям. Этот пример также поясняет
суть преобразования логического массива
в строку бит и обратного преобразова­ния,
заключающегося в установлении соответствия
между корреспондирующими позициями
строки бит и логического массива .

В некоторых случаях
встречается объявление специаль­ных
типов данных: географических координат
(для выраже­ния долготы и широты в
градусах, минутах и секундах), времени
(часы, минуты, секунды), даты (год, месяц,
день) и др.

Соседние файлы в папке Kolokvium

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

1. Информатика и информационно-коммуникационные технологии

Информатика и информационнокоммуникационные
технологии
Сафарьян Ольга
Александровна

2. Лекция 5 ОСНОВЫ КЛАССИФИКАЦИИ, СТРУКТУРИРОВАНИЯ И КОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Структура информации в
информационных системах
Основы классификации информации
Контрольные вопросы

3. Структура информации в информационных системах

Информационные совокупности состоят из элементарных
логически неделимых элементов информации –
реквизитов. Каждый реквизит описывает определённое
свойство отображаемой сущности (объекта, процесса,
явления). Реквизиты по своему содержанию
подразделяются на реквизиты-основания и
реквизиты-признаки.
Реквизиты-основания дают количественное описание
сущности, выраженное в определённых единицах
измерения и представленное числовыми данными
(например, вес, стоимость, количество экземпляров). Их
значениями могут быть только числа. При обработке над
ними выполняются арифметические операции.
Реквизиты-признаки характеризуют качественные
свойства сущности. К ним относятся фамилии,
наименования изделий, материалов и т.д. Реквизитыпризнаки выражаются буквенно-цифровыми значениями,
они служат для логической обработки информации, т.е.
для поиска, сортировки, группировки, выборки.

4. Структура информации в информационных системах

Каждый реквизит имеет конечное множество
конкретных значений на конкретном отрезке
времени. Перечень возможных значений реквизита
составляет его номенклатуру.
Показатель – логическое высказывание,
содержащее качественную и количественную
характеристику отображаемой сущности.
Эта элементарная информационная совокупность
уже имеет определённый смысл и состоит, как
правило, из одного реквизита-основания и
нескольких реквизитов-признаков.

5. Структура информации в информационных системах

Группы взаимосвязанных показателей образуют следующую
информационную совокупность – документ.
В этом случае показатель может рассматриваться с точек
зрения формы и содержания. Под формой элементов
показателя понимается структура граф и строк табличного
документа, а под содержанием – конкретные значения,
проставляемые в этих строках и графах. В свою очередь,
совокупность однородных документов, объединённых по
определённому признаку, образует информационную
совокупность – массив. Несколько массивов (они могут быть
разнородными), относящихся к определённому объекту,
образуют информационную систему. Структура исходных
данных определяющим образом влияет на организацию
информационных массивов и скорость их обработки.

6. Основы классификации информации

Классификация – особый вид логической операции,
заключающейся в распределении элементов
рассматриваемого множества по подмножествам (делении на
классы) в соответствии с определённым признаком (группой
признаков). Совокупность правил на основе взаимосвязанных
признаков, в соответствии с которыми производится
упорядоченное расположение классифицируемых элементов,
составляет систему классификации.
Признаком классификации называется реквизит (свойство
объекта, характеристика, значение), позволяющий установить
сходство или различие с другими объектами классификации.
Классификатор – систематизированный свод наименований
и кодов классификационных группировок.

7. Основы классификации информации

Системы классификации характеризуются гибкостью,
ёмкостью и степенью заполненности.
Гибкостью системы классификации называют свойство
системы классификации допускать включение новых
классификационных группировок без разрушения
существующей структуры классификатора.
Ёмкостью системы классификации называют наибольшее
возможное количество группировок в данной системе
классификации.
Степень заполненности (коэффициент заполненности)
системы классификации определяется отношением
фактического количества используемых классификационных
группировок к ёмкости.

8. Основы классификации информации

Логическим продолжением классификации является
кластеризация, которую можно рассматривать как
автоматическую классификацию
К системам классификации предъявляются следующие
требования:
полнота охвата объектов рассматриваемой области;
однозначность реквизитов;
возможность включения новых объектов.
На основе различных методов применения
классификационных признаков строятся иерархическая,
фасетная и дескрипторная системы классификации.

9. Иерархическая система классификации

Под иерархией понимается расположение элементов
множества или частей целого в порядке подчинённости от
высшего уровня к низшему. В иерархической системе
классификации устанавливается такое отношение
соподчинения между классификационными признаками, при
котором каждое множество высшего порядка содержит
непересекающиеся между собой подмножества низшего
порядка.
Иерархическая система классификации строится путём
последовательного деления исходного множества
элементов, составляющего нулевой уровень, на классы
(подмножества первого уровня), каждый из которых может
делиться на подклассы (подмножества второго уровня),
подклассы – на группы (подмножества третьего уровня),
группы – на подгруппы (подмножества четвёртого уровня) и
т.д.

10. Иерархическая система классификации

Достоинства иерархической системы
классификации:
наглядность, простота и логичность построения;
использование независимых классификационных
признаков в различных ветвях иерархической
структуры.
Недостатки иерархической системы классификации:
сложность внесения в структуру изменений,
связанная с перераспределением объектов по
классификационным группировкам;
невозможность группировать объекты по заранее
не предусмотренным сочетаниям признаков.

11. Фасетная классификация

Фасетная система классификации, в отличие от
иерархической, позволяет выбирать признаки
классификации независимо как друг от друга (без
соподчинения), так и от семантического содержания
классифицируемого объекта. Признаки классификации
называются фасетами (facet – рамка). Каждый фасет
содержит совокупность однородных значений данного
классификационного признака. Причём значения в фасете
могут перечисляться произвольно, хотя предпочтительнее
их упорядочение.
Общая схема построения фасетной системы классификации в
виде таблицы отображена на рисунке 1. Названия столбцов
соответствуют выделенным классификационным признакам
(фасетам), обозначенным Ф1, Ф2, …, Фi, …, Фn. В каждой
клетке таблицы хранится конкретное значение фасета.
Количество значений (строк таблицы) для разных фасетов
может отличаться.

12. Фасетная классификация

Фасеты
Направление
(Ф1)
Значения
фасетов
Менеджмент
Сервис
Туризм
Психология
…
Экономика
Юриспруденция
Форма
обучения
(Ф2)
Очная
Заочная
Вечерняя
Курс
(Ф3)
… Фi … Фn
Первый
Второй
Третий
…
Четвёртый
Пятый
…
Рисунок 1 — Фасетная система классификации

13. Фасетная классификация

При построении фасетной системы классификации
необходимо, чтобы значения, используемые в различных
фасетах, не повторялись. Фасетную систему легко
можно модифицировать, добавляя новые фасеты, удаляя
существующие или изменяя конкретные значения любого
фасета.
Достоинства фасетной системы классификации:
возможность создания большой ёмкости классификации,
т.е. использования большого числа признаков классификации и
их значений для создания группировок;
возможность простой модификации всей системы
классификации без изменения структуры существующих
группировок.
Недостатком фасетной системы классификации является
сложность её построения, так как необходимо учитывать всё
многообразие классификационных признаков, а также низкая
наглядность.

14. Дескрипторная система классификации

Для организации поиска информации, для ведения словарей
эффективно используется дескрипторная (описательная)
система классификации, язык которой приближается к
естественному языку описания информационных объектов.
Особенно широко она используется в библиотечной системе
поиска.
Суть дескрипторного метода классификации:
• отбирается совокупность ключевых слов или
словосочетаний, описывающих определённую предметную
область или совокупность однородных объектов. Причём
среди ключевых слов могут находиться синонимы;
• выбранные ключевые слова и словосочетания подвергаются
нормализации, то есть из совокупности синонимов
выбирается один или несколько наиболее употребительных;
• создаётся словарь дескрипторов, т.е. словарь ключевых
слов и словосочетаний, отобранных в результате процедуры
нормализации.

15. Дескрипторная система классификации

Между дескрипторами устанавливаются связи, которые
позволяют расширить область поиска информации. Связи
могут быть трёх видов:
синонимические – указывают некоторую совокупность
ключевых слов как синонимы (студент – учащийся –
обучаемый);
родовидовые – отражают включение некоторого класса
объектов в более представительный класс (студент –
группа – факультет);
ассоциативные – соединяют дескрипторы, обладающие
общими свойствами (студент – преподаватель – занятие –
аудитория).

16. Современные микропроцессоры

Процессоры для ПК выпускают многие фирмы, но законодателем
моды здесь является фирма Intel.
К основным особенностям архитектуры Intel Core можно отнести
следующие:
•имеется специальный внутренний кэш размером 2 Мбайта;
•добавлена арбитражная шина, которая уменьшает нагрузку системной
шины;
•внутренняя микроархитектура процессора базируется на двух ядрах –
параллельно работающих конвейерах команд (суперскалярная
архитектура), которые исполняют сразу несколько команд в 12 разных
фазах обработки (чтение, дешифрация, загрузка операндов, исполнение и
т.д.). Конвейеры заканчиваются двумя АЛУ: АЛУ, работающим на
удвоенной частоте процессора для коротких арифметических и логических
команд, и АЛУ для выполнения медленных команд;
•введено управление питанием ядра, которое включает в себя блок
температурного контроля, способный управлять отдельно питанием
каждого ядра.

17.

Контрольные вопросы
1. Дайте определение понятий «классификация»,
«кодирование», «классификатор».
2. Назовите известные методы классификации.
3. Перечислите основные достоинства и недостатки
иерархической и фасетной систем классификации.

Структура информационной системы

Содержание

1. Структура
информационной системы

1.1 Типы
обеспечивающих подсистем

1.2
Информационное обеспечение

1.3
Математическое и программное обеспечение

1.4 Правовое
обеспечение

1.5
Классификации информационных систем

1.6
Структура ИС

1. Структура информационной системы

1.1 Типы обеспечивающих подсистем

Структуру информационной системы
составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами.

Подсистема — это часть системы,
выделенная по какому-либо признаку.

Общую структуру информационной
системы можно рассматривать как совокупность подсистем независимо от сферы
применения. В этом случае говорят о структурном признаке классификации,
а подсистемы называют обеспечивающими. Таким образом, структура любой
информационной системы может быть представлена совокупностью обеспечивающих
подсистем (рис.3.4).

Рис.3.4 Структура информационной
системы как совокупность обеспечивающих подсистем

Среди обеспечивающих подсистем
обычно выделяют информационное, техническое, математическое, программное,
организационное и правовое обеспечение.

1.2 Информационное обеспечение

Назначение подсистемы
информационного обеспечения состоит в своевременном формировании и выдаче
достоверной информации для принятия управленческих решений.

Информационное обеспечение — совокупность
единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем
документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также
методология построения баз данных.

Примечание. Системы
классификации и кодирования информации рассмотрены в гл.2.

Унифицированные системы
документации создаются на государственном, республиканском, отраслевом и
региональном уровнях. Главная цель — это обеспечение сопоставимости показателей
различных сфер общественного производства. Разработаны стандарты, где
устанавливаются требования:

к унифицированным системам
документации;

к унифицированным формам
документов различных уровней управления;

к составу и структуре реквизитов
и показателей;

к порядку внедрения, ведения и
регистрации унифицированных форм документов.

Однако, несмотря на
существование унифицированной системы документации, при обследовании
большинства организаций постоянно выявляется целый комплекс типичных
недостатков:

чрезвычайно большой объем
документов для ручной обработки;

одни и те же показатели часто
дублируются в разных документах;

работа с большим количеством
документов отвлекает специалистов от решения непосредственных задач;

имеются показатели, которые
создаются, но не используются, и др.

Поэтому устранение указанных
недостатков является одной из задач, стоящих при создании информационного
обеспечения.

Схемы информационных потоков
отражают маршруты движения информации и ее объемы, места возникновения
первичной информации и использования результатной информации. За счет анализа
структуры подобных схем можно выработать меры по совершенствованию всей системы
управления.

Пример 3.10. В качестве примера
простейшей схемы потоков данных можно привести схему, где отражены все этапы
прохождения служебной записки или записи в базе данных о приеме на работу
сотрудника — от момента ее создания до выхода приказа о его зачислении на
работу.

Построение схем информационных
потоков, позволяющих выявить объемы информации и провести ее детальный анализ,
обеспечивает:

исключение дублирующей и
неиспользуемой информации;

классификацию и рациональное
представление информации.

При этом подробно должны
рассматриваться вопросы взаимосвязи движения информации по уровням управления (см.
рис.3.2). Следует выявить, какие показатели необходимы для принятия
управленческих решений, а какие нет. К каждому исполнителю должна поступать
только та информация, которая используется.

Методология построения баз
данных базируется на теоретических основах их проектирования. Для понимания
концепции методологии приведем основные ее идеи в виде двух последовательно
реализуемых на практике этапов:

1-й этап — обследование всех
функциональных подразделений фирмы с целью:

понять специфику и структуру ее
деятельности;

построить схему информационных
потоков;

проанализировать существующую
систему документооборота;

определить информационные
объекты и соответствующий состав реквизитов (параметров, характеристик),
описывающих их свойства и назначение.2-й этап — построение концептуальной
информационно-логической модели данных для обследованной на 1-м этапе сферы
деятельности. В этой модели должны быть установлены и оптимизированы все связи
между объектами и их реквизитами. Информационно-логическая модель является
фундаментом, на котором будет создана база данных.

Примечание. С теорией и
технологией построения информационно-логической модели можно познакомиться в гл.15.

Для создания информационного
обеспечения необходимо:

ясное понимание целей, задач,
функций всей системы управления организацией;

выявление движения информации от
момента возникновения и до ее использования на различных уровнях управления,
представленной для анализа в виде схем информационных потоков;

совершенствование системы
документооборота;

наличие и использование системы
классификации и кодирования;

владение методологией создания
концептуальных информационно-логических моделей, отражающих взаимосвязь
информации;

создание массивов информации на
машинных носителях, что требует наличия современного технического обеспечения.

Техническое обеспечение

Техническое обеспечение — комплекс
технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также
соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.

Комплекс технических средств
составляют:

компьютеры любых моделей;

устройства сбора, накопления,
обработки, передачи и вывода информации;

устройства передачи данных и
линий связи;

оргтехника и устройства
автоматического съема информации;

эксплуатационные материалы и др.

Документацией оформляются
предварительный выбор технических средств, организация их эксплуатации,
технологический процесс обработки данных, технологическое оснащение. Документацию
можно условно разделить на три группы:

общесистемную, включающую
государственные и отраслевые стандарты по техническому обеспечению;

специализированную, содержащую
комплекс методик по всем этапам разработки технического обеспечения;

нормативно-справочную,
используемую при выполнении расчетов по техническому

обеспечению.

К настоящему времени сложились
две основные формы организации технического обеспечения (формы использования
технических средств): централизованная и частично или полностью
децентрализованная.

Централизованное
техническое обеспечение базируется на использовании в информационной системе
больших ЭВМ и вычислительных центров.

Децентрализация
технических средств предполагает реализацию функциональных подсистем на
персональных компьютерах непосредственно на рабочих местах.

Перспективным подходом следует
считать, по-видимому, частично децентрализованный подход — организацию
технического обеспечения на базе распределенных сетей, состоящих из
персональных компьютеров и большой ЭВМ для хранения баз данных, общих для любых
функциональных подсистем.

1.3 Математическое и программное обеспечение

Математическое и программное
обеспечение — совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и
программ для реализации целей и задач информационной системы, а также
нормального функционирования комплекса технических средств.

К средствам математического
обеспечения относятся:

средства моделирования процессов
управления;

типовые задачи управления;

методы математического
программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и др.

К общесистемному
программному обеспечению относятся комплексы программ, ориентированных на
пользователей и предназначенных для решения типовых задач обработки информации.
Они служат для расширения функциональных возможностей компьютеров, контроля и
управления процессом обработки данных.

Специальное программное
обеспечение представляет собой совокупность программ, разработанных при
создании конкретной информационной системы. В его состав входят пакеты
прикладных программ (111 111), реализующие разработанные модели разной степени
адекватности, отражающие функционирование реального объекта.

Техническая документация
на разработку программных средств должна содержать описание задач, задание на
алгоритмизацию, экономико-математическую модель задачи, контрольные примеры.

Организационное обеспечение

Организационное обеспечение — совокупность
методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими
средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.

Организационное обеспечение
реализует следующие функции:

анализ существующей системы
управления организацией, где будет использоваться ИС, и выявление задач,
подлежащих автоматизации;

подготовку задач к решению на
компьютере, включая техническое задание на проектирование ИС и
технико-экономическое обоснование ее эффективности;

разработку управленческих
решений по составу и структуре организации, методологии решения задач,
направленных на повышение эффективности системы управления. Организационное обеспечение
создается по результатам предпроектного обследования на 1-м этапе построения
баз данных, с целями которого вы познакомились при рассмотрении информационного
обеспечения.

1.4 Правовое обеспечение

Правовое обеспечение — совокупность
правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функционирование
информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и
использования информации.

Главной целью правового
обеспечения является укрепление законности.

В состав правового обеспечения
входят законы, указы, постановления государственных органов власти, приказы,
инструкции и другие нормативные документы министерств, ведомств, организаций,
местных органов власти. В правовом обеспечении можно выделить общую часть,
регулирующую функционирование любой информационной системы, и локальную часть,
регулирующую функционирование конкретной системы.

Правовое обеспечение этапов
разработки информационной системы включает нормативные акты, связанные с
договорными отношениями разработчика и заказчика и правовым регулированием
отклонений от договора.

Правовое обеспечение этапов
функционирования информационной системы включает:

статус информационной системы;

права, обязанности и
ответственность персонала;

правовые положения отдельных
видов процесса управления;

порядок создания и использования
информации и др.

Понятие «информационная
система» широко используется в современной компьютерной литературе. В
различных источниках дается несколько отличающихся друг от друга определений
этому понятию.

«Автоматизированная
информационная система (АИС) — совокупность программно-аппаратных средств,
предназначенных для автоматизации деятельности, связанной с хранением,
передачей и обработкой информации».

Пожалуй, наиболее ясным и
простым является определений, взятой с сайта  

1.5 Классификации информационных систем

Самой простой и очевидной
классификацией является классификация по областям применения. В этой связи
можно говорить об информационных системах в экономике (АСЭ — автоматизированные
системы в экономике), в образовании (АСО), в научных исследованиях (АСНИ) и т.д.

Еще одним классификационным
признаком может выступать характер информации, которой оперирует ИС. С этой
точки зрения все информационные системы принято делить на фактографические и
документальные. Под фактографическим типом данных принято понимать данные
представляющие собой описание некоторых фактов предметной области. Например,
фактом являются данные на конкретного человека (ФИО, адрес, паспортные данные и
т.п.), книгу (автор, название, год издания и т.п.), машину (марка, год выпуска,
производитель и т.п.) и т.д. Другими словами, факт в информационной системе
предстает в виде набора некоторых свойств (атрибутов), количественное значение
которых, как правило, выражается простым типом данных. Характерным
представителем фактографических информационных систем является широко известная
в бухгалтерских кругах «1С бухгалтерия».

Документ, в отличие от факта, не
может быть выражен простой структурой.

Определение

Под документом будем понимать
хранящийся в информационной базе, объект произвольной структуры, содержащий
информацию произвольного характера, доступ, к которому можно получить по его
реквизитам.

Под реквизитами документа будем
понимать совокупность свойств этого документа, позволяющих однозначно его идентифицировать.
Примерами реквизитов могут служить название документа, его номер, дата
создания, имена создателей, электронная подпись и т.д. В качестве примеров
документов можно привести статьи, тексты приказов и распоряжений, бухгалтерские
документы, карты местности, звуковые записи и т.д. Важно еще раз подчеркнуть,
что структура объекта, который мы назвали документом, может носить самый
произвольный характер: форматы для текстовых документов (обычный текстовый
формат, формат Word, формат PDF, формат DJVu, формат HTML и т.д.), таблицы,
графические файлы и т.п.

Типичным примером документальных
информационных систем являются справочные юридические системы типа Гарант,
Консультант+ и т.п. Поисковые интернет системы также являются представителями
документальных систем. Реальные информационные системы часто оперируют
некоторой смесью фактографической и документальной информации, тем более что
современные СУБД, на основе которых, как правило, и строятся современные ИС, предоставляют
мощные инструментальные средства для манипулирования информацией того и другого
типа.

Наконец, информационные системы
можно классифицировать и по той роли, которую они играют в профессиональной
деятельности. Таким образом, можно выделить

Системы управления. ИС данного
типа предназначены для решения задач автоматизации процессов управления. Выделяют
также классы систем управления персоналом и систем управления технологическими
процессами.

Вычислительные информационные
системы. Данные системы предназначены для проведения оперативных расчетов и
обмена информацией между рабочими местами в рамках одной организации. В данном
классе выделяются также системы автоматического проектирования (САПР).

Поисково-справочные
информационные системы. Данные системы предназначены для сбора, хранения и
поиска информации справочного характера. Такие системы не заменимы в конкретных
областях знаний: медицине, юриспруденции, программированию и др.

Системы принятия решения. Системы
этого класса предназначены для автоматизации поиска решения руководящего
состава. Особенностью задач принятия решений являются: недостаточность
имеющейся информации, ее противоречивость и не четкость, слабая формализация и
наличие качественных оценок. В качестве ИС для принятия решений используются
системы, построенные на основе алгоритмов искусственного интеллекта и баз
знаний. Часто такие системы поддерживают естественно-языковой интерфейс.

Информационные обучающие системы.
К информационным обучающим системам относят: системы программного обучения,
системы для деловых игр и тренажерные комплексы.

1.6 Структура ИС

Из определения в частности
следует, что в информационной системе имеется два компонента: программное
обеспечение и электронное информационное хранилище. Обратимся к рисунку 1.1,
где сказанное представлено в графическом виде.

Любая информационная система
рассчитана на использование ее в какой-либо профессиональной области. Значит ИС
рассчитана на взаимодействие, с какими либо пользователями. Причем под
пользователями в общем случае следует понимать не только людей, но и другие
информационные системы, с которыми данная ИС обменивается информацией.

Блок ПО (программное обеспечение)
поделен на рисунке 1.1 на три части: ИП — интерфейс пользователя, ИД —
интерфейс с данными, БЛ — бизнес логика. Конечно, данное деление в общем случае
является условным, и не означает, что в реальном программном обеспечении можно
явно выделить все три части. Однако умозрительное наличие таких частей вытекает
из очень простого рассуждения. Если программа взаимодействует с пользователем и
данными, значит, какая-то ее часть (логика) отвечает за это взаимодействие. С
другой стороны, как мы впоследствии будем неоднократно убеждаться, структура
хранения данных практически никогда не совпадает со структурой данных,
представляемых пользователю. Следовательно, в программном обеспечении должно
быть предусмотрено преобразование информации из одного формата к другому и
обратно. Вот эта часть программного обеспечения, которую мы выделили чисто
логически и принято называть бизнес логикой.

Рис.1.1 Структура информационной
системы

Формально информационные системы
можно разделить на автономные и сетевые. Причем к сетевым информационным
системам мы относим и такие, которые эпизодически синхронизируют свои
информационные хранилища с другими хранилищами посредством каких-либо каналов
связи (в том числе и посредством переносных устройств внешней памяти). Спрос на
автономные ИС не велик, в силу почти полного отсутствия несетевых компьютеров. Таким
образом, встает вопрос о том, какую роль играет компьютерная сеть в построении
информационных систем. Подробнее о взаимодействии отдельных частей
информационной системы в сети речь пойдет в главе 6. Здесь же нам хотелось бы
поговорить о различных подходах построения архитектуры ИС в сети. В результате
мы получим еще один показатель, на основе которого можно классифицировать
информационные системы.

Основным сервисом локальных
компьютерных сетей является файловый сервис, осуществляемый файловыми серверами.
Файловый сервер предназначен для того, чтобы хранить файлы и предоставлять к
ним доступ пользователям сети. Поэтому естественным решением построения
информационной системы это расположение информационного хранилища на файловом
сервере. Все программное обеспечение информационной системы будет
располагаться, таким образом, на сетевых компьютерах. Пользователи компьютерной
сети, на компьютерах которых будет установлено программное обеспечение
информационной системы, получат, таким образом, одновременный доступ к информационному
хранилищу. Такая архитектура информационной системы называется файл-серверной. Данная
архитектура широко применяется для создания информационных систем с
относительно не большим количеством одновременно работающих пользователей (несколько
десятков). Причина такого ограничения заложена в том, что все программное
обеспечение, в том числе те его модули, которые отвечают за обработку данных,
располагаются на каждом из сетевых компьютеров. Таким образом, для выполнения
операций с данными необходимо получить копию этих данных на сетевой компьютер. Разумеется,
это приводит к увеличению сетевого трафика. К тому же в обработке данных, таким
образом, оказываются, задействованы и сетевые компьютеры, и локальная сеть и,
конечно, сам файловый сервер.

Примечание.

Для того чтобы увеличить
производительность информационной системы файл-серверного типа используется
терминальное подключение к серверу. В этом случае вся программа выполняется на
сервере, а пользовательский компьютер получает лишь результирующие окна с
информацией, да возможность стандартными средствами управлять этими окнами. Использование
терминального сервера может значительно увеличить производительность системы и
тем самым позволить одновременно работать большому количеству пользователей. С
точки же зрения самой архитектуры ИС, использование терминального сервера не
вносит ничего нового, так как внутри информационной системы мы по-прежнему имеем
взаимодействие файл-серверного типа.

Для построения информационных
систем с большим количеством пользователей применяется другая архитектура. Эта
архитектура базируется на использовании серверов баз данных. Особенностью
серверов баз данных заключается в их способности выполнять специальные запросы
к данным. Язык запросов устроен таким образом, что одна команда этого языка
может заключать в себе множество элементарных операций над данными. Таким
образом можно значительно снизить сетевой трафик, а для увеличения
производительности информационной системы потребуется увеличения
производительности только сервера баз данных. Кроме этого современные сервера
баз данных позволяют хранить на стороне сервера программные модули (хранимые
процедуры, триггеры и др.), которые по команде со стороны пользователя (клиента)
могут быть запущены на выполнение. В результате, появляется реальная
возможность выполнять на стороне сервера не только обработку данных (см. Рисунок
1.1), но и другие действия. Теперь, вновь посмотрев на рисунок 1.1, мы видим,
что программное обеспечение ИС может быть реально, а не умозрительно, разделено
на две половины. На стороне пользователя теоретически может остаться только ПО,
отвечающее за интерфейс пользователя. Такое построение архитектуры ИС, когда
программное обеспечение делится на две половины между пользовательским
компьютером и сервером баз данных называют технологий «клиент-сервер»,
а архитектура ИС — клиент-серверной. Клиент, в котором реализован только
пользовательский интерфейс называется тонким клиентом, в противном случае
клиент называется толстым.

Замечание.

Информационные системы, построенные
по централизованному принципу, называют также банками данных. Таким образом, и
файл-серверные и клиент-серверные информационные системы можно формально
назвать банками данных.

Важным плюсом использования
серверов баз данных является возможность встроить развитую систему безопасности
сервера в систему безопасности информационной системы. В частности сервера баз
данных позволяют четко разграничить доступ различных пользователей к объектам
информационного хранилища, журналировать все действия производимые
пользователем, интегрировать систему безопасности ИС с системой безопасности
компьютерной сети и т.д.

Клиент-серверные ИС можно
разделить на два класса:

Информационные системы, не
использующие программные модули на стороне сервера баз данных. Среди серверов
баз данных еще встречаются экземпляры, не поддерживающие использование хранимых
процедур и триггеров. К таковым, в частности, до последнего времени относилась
такая СУБД как MySQL. В таких системах запрос полностью формируется на стороне
клиента, а затем передается для выполнения на сервер.

Информационные системы,
использующие программные модули на стороне сервера баз данных. В качестве таких
программных модулей в первую очередь используются хранимые процедуры и триггеры.
Обычно программные модули на стороне сервера пишутся на языке, являющимся
расширением языка SQL, но допускается также подключение исполняемых модулей.

Информационная система, построенная
по технологии клиент-сервер, называется еще двухуровневой информационной
системой. Информационные же системы файл-серверного типа можно таким образом
назвать одноуровневыми или монолитными.

Рис.1.2 Трехуровневая
архитектура информационной системы

Количество уровней (слоев) программного
обеспечения может быть больше двух. Так в электронной сети Интернет
информационные системы строятся в виде трехуровневой системы (см. Рисунок 1.2).
В качестве клиента в большинстве случае выступает обыкновенный web-браузер. Программное
обеспечение на стороне web-сервера служит посредником между клиентом и сервером
баз данных. Поскольку с самого сервера баз данных можно обращаться с запросами
к другим серверам, то теоретически может быть построена система, имеющая более
чем три уровня. Возможно также отделение кода обработки данных от самих данных.
Отделенный, таким образом код, помещается на так называемый сервер приложений. Выделение
сервера приложений увеличивает сетевой трафик, но зато позволяет более
эффективно управлять системой.

Несколько слов следует сказать и
об инфраструктуре ИС.

Определение.

Под инфраструктурой
информационной системы будем понимать все то, что обеспечивает ее бесперебойное
функционирование.

Таким образом, к инфраструктуре следует
отнести: системное и сетевое программное обеспечение, компьютеры, сетевое
оборудование, другие необходимые для функционирования ИС периферийные
устройства, средства связи, электро-, тепло- и водоснабжение, кондиционеры,
помещения, обслуживающий персонал, дополнительное оборудование, необходимое для
работы персонала.

Глава 1. Информационные системы (ИС)

Источники:

1.      http://www.ssti.ru/kpi/informatika/Content/biblio/b1/inform_man

2.      Архипова
З.В., Пархомов В.А. Информационные технологии в экономике. Учебное пособие. –
Иркутск, Издательство БГУЭП, 2003.

§1. Понятие информационной системы

Под
системой понимают любой объект, который одновременно
рассматривается и как единое целое, и как объединенная в интересах достижения
поставленных целей совокупность разнородных элементов. Системы значительно
отличаются между собой как по составу, так и по главным целям.

Система – это сложный объект, состоящий из
взаимосвязанных частей (элементов) и существующий как единое целое.

Подсистема – это часть системы, выделенная
по какому-либо признаку.

Пример.
Приведем в качестве примера несколько систем, состоящих из разных элементов и
направленных на реализацию разных целей.

Добавление
к понятию «система» слова «информационная» отражает цель ее создания и
функционирования. Информационные системы обеспечивают сбор, хранение,
обработку, поиск, выдачу информации, необходимой в процессе принятия решений
задач из любой области. Они помогают анализировать проблемы и создавать новые
продукты.

Информационная
система –
взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для
хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.

Современное
понимание информационной системы предполагает использование в качестве
основного технического средства переработки информации персонального компьютера
(сервера, периферийного оборудования и т.д.).

Необходимо
понимать разницу между компьютерами и информационными системами. Компьютеры,
оснащенные специализированными программными средствами, являются технической
базой и инструментом для информационных систем. Информационная система
немыслима без персонала, взаимодействующего с компьютерами и телекоммуникациями.

Говоря об информационной системе, следует
рассмотреть следующие вопросы: структура ИС, классификации ИС.

Структура ИС обычно рассматривается как
совокупность различных подсистем. Все подсистемы можно рассматривать как по
отдельности, так и во взаимосвязи друг с другом.

Классифицировать информационные системы можно по
различным признакам. В отечественной литературе по информационным системам
управления ИС классифицируют обычно по следующим признакам:

—   по типу объекта управления (ИС управления
технологическим процессом, ИС организационного управления);

—  по степени интеграции (локальные,
интегрированные);

—  по уровню автоматизации управления
(информационно-справочные системы, системы обработки данных,
информационно-советующие системы, системы принятия решений, экспертные системы);

—  по уровню управления (информационные системы
управления предприятием, корпорацией, отраслью);

— по характеру протекания технологических
процессов на объекте управления (автоматизированная система управления
дискретным производством, автоматизированная система управления непрерывным
производством)

—  по признаку структурированности задачи

—  и другие.

§2. Структура информационной системы

§2.1. Типы обеспечивающих подсистем

Структуру
информационной системы составляет совокупность отдельных ее частей, называемых
подсистемами.

Итак, подсистема –
это часть системы, выделенная по какому-либо признаку.

Общую
структуру информационной системы можно рассматривать как совокупность подсистем
независимо от сферы применения. В этом случае говорят о структурном
признаке классификации, а подсистемы называют обеспечивающими. Таким
образом, структура любой информационной системы может быть представлена
совокупностью обеспечивающих подсистем (смотри рисунок).

Рис 1. Структура информационной системы как совокупность
обеспечивающих подсистем

Среди обеспечивающих
подсистем обычно выделяют информационное, техническое, математическое,
программное, организационное и правовое обеспечение.

§2.2. Информационное обеспечение

Назначение
подсистемы информационного обеспечения состоит в современном формировании и
выдаче достоверной информации для принятия управленческих решений.

Информационное
обеспечение –
совокупность единой системы классификации и кодирования информации,
унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих
в организации, а также методология построения баз данных.

Унифицированные системы документации
создаются на государственном, республиканском, отраслевом и региональном
уровнях. Главная цель – это
обеспечение сопоставимости показателей различных сфер общественного
производства. Разработаны стандарты,
где устанавливаются требования:

·       
к
унифицированным системам документации;

·       
к
унифицированным формам документов различных уровней управления;

·       
к составу и
структуре реквизитов и показателей;

·       
к порядку
внедрения, ведения и регистрации унифицированных форм документов.

Например,
для учителей тоже есть требования к оформлению документов. Например, план урока
оформляется с указанием темы урока, цели и задач урока, плана урока и так
далее.

Однако,
несмотря на существование унифицированной системы документации, при обследовании
большинства организаций постоянно выявляется целый комплекс типичных недостатков:

·       
чрезвычайно
большой объем документов для ручной обработки;

·       
одни и те же
показатели часто дублируются в разных документах;

·       
работа с
большим количеством документов отвлекает специалистов от решения непосредственных
задач;

·       
имеются
показатели, которые создаются, но не используются, и др.

Поэтому
устранение указанных недостатков является одной из задач, стоящих при создании
информационного обеспечения.

Схемы информационных потоков отражают
маршруты движения информации и ее объемы, места возникновения первичной
информации и использования результатной информации. За счет анализа структуры
подобных схем можно выработать меры по совершенствованию всей системы
управления.

Например.
В качестве примера простейшей схемы потоков данных можно привести схему, где
отражены все этапы прохождения служебной записки или записи в базе данных о приеме
на работу сотрудника – от момента ее создания до выхода приказа о его
зачислении на работу.

Построение схем информационных потоков,
позволяющих выявить объемы информации и провести ее детальный анализ, обеспечивает:

·       
исключение
дублирующей и неиспользуемой информации;

·       
классификацию
и рациональное представление информации.

Методология построения баз данных
базируется на теоретических основах их проектирования.

Для
создания информационного обеспечения необходимо:

·      понимание
целей, задач, функций всей системы;

·      выявление
движения информации от момента возникновения и до ее использования,
представленной для анализа в виде схем информационных потоков,

·      наличие и
использование системы классификации и кодирования;

· владение
методологией создания концептуальных информационно-логических моделей,
отражающих взаимосвязь информации;

·      создание
массивов информации на машинных носителях, что требует наличия современного
технического обеспечения.

§2.3. Техническое обеспечение

Техническое обеспечение – комплекс технических средств,
предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая
документация на эти средства и технологические процессы.

Комплекс
технических средств составляют:

·       
компьютеры
любых моделей;

·       
устройства
сбора, накопления, обработки, передачи и вывода информации;

·       
устройства
передачи данных и линии связи;

·       
оргтехника и
устройства автоматического съема информации;

·       
эксплуатационные
материалы и др.

Документацией
оформляются предварительный выбор технических средств, организация их
эксплуатации, технологический процесс обработки данных, технологическое
оснащение. Документацию можно условно
разделить на три группы:

1.     
общесистемную,
включающую государственные и отраслевые стандарты по техническому обеспечению;

2.     
специализированную,
содержащую комплекс методик по всем этапам разработки технического обеспечения;

3.     
нормативно-справочную,
используемую при выполнении расчетов по техническому обеспечению.

К
настоящему времени сложились две основные формы организации технического обеспечения
(формы использования технических средств): централизованная и частично
или полностью децентрализованная.

·       
Централизованное
техническое обеспечение базируется на использовании в информационной системе
больших ЭВМ и вычислительных центров.

·       
Децентрализация
технических средств предполагает реализацию функциональных подсистем на
персональных компьютерах непосредственно на рабочих местах.

Перспективным
подходом следует считать, по-видимому, частично децентрализованный подход – организацию
технического обеспечения на базе распределенных сетей, состоящих из
персональных компьютеров и большой ЭВМ для хранения баз данных, общих для любых
функциональных подсистем.

§2.4. Математическое и программное обеспечение

Математическое
и программное обеспечение – совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ
для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального
функционирования комплекса технических средств.

К
средствам математического обеспечения относятся:

·       
средства
моделирования процессов;

·       
типовые задачи;

·       
методы
математического программирования, математической статистики, теории массового
обслуживания и др.

В
состав программного обеспечения входят
общесистемные и специальные программные продукты, а также техническая
документация.

· К общесистемному программному обеспечению относятся
комплексы программ, ориентированных на пользователей и предназначенных для
решения типовых задач обработки информации. Они служат для расширения
функциональных возможностей компьютеров, контроля и управления процессом обработки
данных.

·   Специальное
программное обеспечение представляет собой совокупность программ, разработанных
при создании конкретной информационной системы. В его состав входят пакеты
прикладных программ (ППП), реализующие разработанные модели разной степени
адекватности, отражающие функционирование реального объекта.

· Техническая
документация на разработку программных средств должна содержать описание задач,
задание на алгоритмизацию, экономико-математическую модель задачи, контрольные
примеры.

§2.5. Организационное обеспечение

Организационное обеспечение – совокупность методов и
средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и
между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.

Организационное
обеспечение реализует следующие функции:

·   анализ
существующей системы управления организацией, где будет использоваться ИС, и
выявление задач, подлежащих автоматизации;

·   подготовка
задач к решению на компьютере, включая техническое задание на проектирование ИС
и технико-экономическое обоснование ее эффективности;

·  разработка
управленческих решений по составу и структуре организации, методологии решения
задач, направленных на повышение эффективности системы управления.

Организационное
обеспечение создается по результатам предпроектного обследования на 1-м этапе
построения баз данных.

§2.6. Правовое обеспечение

Правовое обеспечение – совокупность правовых норм,
определяющих создание, юридический статус и функционирование информационных
систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования
информации.

Главной
целью правового обеспечения является укрепление законности.

В
состав правового обеспечения входят законы, указы, постановления
государственных органов власти, приказы, инструкции и другие нормативные документы
министерств, ведомств, организаций, местных органов власти.

В
правовом обеспечении можно выделить:

·       
общую часть,
регулирующую функционирование любой информационной системы,

·       
локальную
часть, регулирующую функционирование конкретной системы.

Правовое обеспечение этапов разработки
информационной системы включает нормативные акты, связанные с договорными
отношениями разработчика и заказчика и правовым регулированием отклонений от
договора.

Правовое обеспечение этапов функционирования
информационной системы включает:

·       
статус
информационной системы;

·       
права,
обязанности и ответственность персонала;

·       
правовые
положения отдельных видов процесса управления;

·       
порядок
создания и использования информации и др.

§3. Классификации информационных
систем

§3.1. Классификация ИС по признаку структурированности
задач

Понятие структурированности задач

При
создании или при классификации информационных систем неизбежно возникают
проблемы, связанные с формальным — математическим и алгоритмическим описанием
решаемых задач. От степени формализации во многом зависят эффективность работы
всей системы, а также уровень автоматизации, определяемый степенью участия
человека при принятии решения на основе получаемой информации.

Чем
точнее математическое описание задачи, тем выше возможности компьютерной обработки
данных и тем меньше степень участия человека в процессе ее решения. Это и определяет
степень автоматизации задачи.

Различают
три типа задач,
для которых создаются информационные системы: структурированные
(формализуемые), неструктурированные (неформализуемые) и частично структурированные.

1.  Структурированная
(формализуемая)
задача – задача, где известны все ее элементы и взаимосвязи между ними.

В
структурированной задаче удается выразить ее содержание в форме
математической модели, имеющей точный алгоритм решения. Подобные задачи обычно
приходится решать многократно, и они носят рутинный характер. Целью
использования информационной системы для решения структурированных задач
является полная автоматизация их решения, т.е. сведение роли человека к нулю.

Например:
В информационной системе необходимо реализовать задачу расчета заработной
платы. Это структурированная задача, где полностью известен алгоритм решения.
Рутинный характер этой задачи определяется тем, что расчеты всех начислений и
отчислений весьма просты, но объем их очень велик, так как они должны
многократно повторяться ежемесячно для всех категорий работающих.

2. Неструктурированная
(неформализуемая)
задача – задача, в которой невозможно выделить элементы и установить между ними
связи.

Решение неструктурированных
задач из-за невозможности создания математического описания и разработки
алгоритма связано с большими трудностями. Возможности использования здесь
информационной системы невелики. Решение в таких случаях принимается человеком
из эвристических соображений на основе своего опыта и, возможно, косвенной
информации из разных источников.

Например:
Формализовать взаимоотношения в студенческой группе. Данную задачу сложно
решить при помощи информационной системы. Это связано с тем, что для данной
задачи существен психологический и социальный факторы, которые очень сложно
описать алгоритмически.

3. Частично структурированная задача.

Заметим, что
существует сравнительно немного полностью структурированных или совершенно
неструктурированных задач. О большинстве
задач можно сказать, что известна лишь часть их элементов и связей между ними. Такие
задачи называются частично структурированными.
В этих условиях можно создать информационную систему. Получаемая в ней
информация анализируется человеком, который будет играть определяющую роль.
Такие информационные системы являются автоматизированными, так как в их
функционировании принимает участие человек.

Типы
информационных систем, используемые для решения частично структурированных задач

Информационные системы,
используемые для решения частично структурированных задач, подразделяются на два вида:

1. создающие отчеты и ориентированные главным образом
   на обработку данных (поиск,
   сортировку, агрегирование, фильтрацию). Используя сведения, содержащиеся в этих отчетах, человек
   принимает решение;
2. разрабатывающие возможные альтернативы решения.
   Принятие решения при этом сводится к выбору одной из предложенных
   альтернатив.

Информационные
системы, создающие отчеты, обеспечивают информационную
поддержку пользователя, т.е. предоставляют доступ к информации в базе данных и
ее частичную обработку. Процедуры манипулирования данными в информационной
системе должны обеспечивать следующие возможности:

• составление
  комбинаций данных, получаемых из различных источников;

• быстрое
  добавление или исключение того или иного источника данных и автоматическое
  переключение источников при поиске данных;

• управление
  данными с использованием возможностей систем управления базами данных;

• логическую
  независимость данных этого типа от других баз данных, входящих в подсистему
  информационного обеспечения;

• автоматическое
  отслеживание потока информации для наполнения баз данных.

Информационные
системы, разрабатывающие альтернативы решений,
могут быть модельными и экспертными.

1)  Модельные
информационные системы предоставляют пользователю математические, статистические, финансовые и
другие модели, использование которых облегчает выработку и оценку альтернатив
решения. Пользователь может получить недостающую ему для принятия
решения информацию путем установления диалога с моделью в процессе ее
исследования.

Основными
функциями модельной информационной системы являются:

·        
возможность
работы в среде типовых математических моделей, включая решение основных задач
моделирования типа «как сделать, чтобы?», «что будет, если?»,
анализ чувствительности и др.;

·        
достаточно
быстрая и адекватная интерпретация результатов моделирования;

·        
оперативная
подготовка и корректировка входных параметров и ограничений модели;

·        
возможность
графического отображения динамики модели;

·        
возможность
объяснения пользователю необходимых шагов формирования и работы модели.

2)   Экспертные
информационные системы обеспечивают выработку и оценку возможных альтернатив
пользователем за счет создания экспертных систем, связанных с обработкой знаний.

§3.2. Классификация ИС по степени автоматизации

В
зависимости от степени автоматизации информационных процессов ИС определяются
как: ручные, автоматические, автоматизированные.

Ручные
ИС характеризуются отсутствием современных технических средств переработки
информации и выполнением всех операций человеком.

Автоматические
ИС выполняют все операции по переработке информации без участия человека.

Автоматизированные ИС предполагают участие
в процессе обработки информации и человека, и технических средств, причем
главная роль отводится компьютеру. В современном толковании в термин «информационная
система» вкладывается обязательно понятие автоматизируемой системы.

§3.3. Классификация ИС по характеру использования информации

Информационно-поисковые системы производят ввод,
систематизацию, хранение, выдачу информации по запросу пользователя без сложных
преобразований данных. Например, информационно-поисковая система в библиотеке,
в железнодорожных и авиакассах продажи билетов.

Информационно-решающие системы осуществляют все
операции переработки информации по определенному алгоритму. Среди них можно
провести классификацию по
степени воздействия выработанной результатной информации на процесс принятия
решений и выделить два класса: управляющие и советующие.

Управляющие ИС вырабатывают информацию,
на основании которой человек принимает решение. Для этих систем характерны тип
задач расчетного характера и обработка больших объемов данных. Примером может
служить система бухгалтерского учета.

Советующие ИС вырабатывают информацию,
которая принимается человеком к сведению и не превращается немедленно в серию
конкретных действий. Эти системы обладают более высокой степенью интеллекта,
так как для них характерна обработка знаний, а не данных.

Например. Существуют медицинские информационные
системы для постановки диагноза больного и определения предполагаемой процедуры
лечения. Врач при работе с подобной системой может принять к сведению
полученную информацию, но предложить иное по сравнению с рекомендуемым решение.

§3.4. Классификация ИС по сфере применения

ИС
управления технологическими процессами (ТП) служат для автоматизации
функций производственного персонала.

ИС
автоматизированного проектирования (САПР) предназначены для автоматизации функций
инженеров-проектировщиков, конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании
новой техники или технологии. Основными функциями подобных систем являются:
инженерные расчеты, создание графической документации (чертежей, схем, планов),
создание проектной документации, моделирование проектируемых объектов.

Интегрированные
(корпоративные) ИС
используются для автоматизации всех функций организации и охватывают
весь цикл работ.

Глава 2. Базы данных (БД)

Источники:

1.     
З.В. Архипова, В.А. Пархомов
Информационные технологии в экономике. Учебное пособие.
Иркутск, Издательство БГУЭП, 2003

2.     
http://ru.wikipedia.org

3.     
http://slovari.yandex.ru

4.     
http://www.mstu.edu.ru/study/materials/zelenkov/toc.html

§1. Введение

Во-первых.

Существует множество различных областей
человеческой деятельности, связанных с использованием определенным образом
организованных хранилищ информации.

Примеры хранилищ:

·        
Книжный фонд
и каталог библиотеки.

·        
Картотека
сотрудников учреждения, хранящаяся в отделе кадров.

·        
Исторический
архив.

·        
Хранилище
медицинских карт пациентов в регистратуре поликлиники.

 Раньше хранилища были только на бумажных носителях,
обработка велась «вручную». Современным средством хранения и обработки подобной
информации являются компьютеры, с помощью которых создаются базы данных.

По сути одним из способов структурирования,
организации информации является база данных.

Во-вторых.

Все информационные системы имеют следующие особенности:

• Для обеспечения
  их работы нужны сравнительно низкие вычислительные мощности.
• Данные, которые
  они используют, имеют сложную структуру.
• Необходимы
  средства сохранения данных между последовательными запусками системы.

Другими словами, информационная система требует создания в
памяти ЭВМ динамически обновляемой модели внешнего мира с использованием
единого хранилища – базы данных.

Основные понятия

База данных (БД) – это поименованный набор организованных данных,
отражающий состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной
области.

База данных (БД) – определенным образом организованная совокупность данных,
относящаяся к определенной предметной области, предназначенная для хранения во
внешней памяти компьютера и постоянного применения.

Например:

v     БД книжного фонда библиотеки,

v     БД кадрового состава учреждения,

v     БД законодательных актов в области уголовного
права.

v     БД современной эстрадной музыки и так далее.

Предметная область – часть реального мира, подлежащая изучению с целью
организации управления и, в конечном счете, автоматизации.

Предметная область представляется множеством фрагментов, например, предприятие –
цехами, дирекцией, бухгалтерией и т.д. Каждый фрагмент предметной области
характеризуется множеством объектов и процессов, использующих объекты, а
также множеством пользователей,
характеризуемых различными взглядами на предметную область.

Словосочетание «динамически обновляемая» означает, что
соответствие базы данных текущему состоянию предметной области обеспечивается
не периодически, а в режиме реального времени. При этом одни и те же данные
могут быть по-разному представлены в соответствии с потребностями различных
групп пользователей.

Отличительной чертой баз данных следует считать то, что
данные хранятся совместно с их описанием, а в прикладных программах описание
данных не содержится. Независимые
от программ пользователя данные обычно называются метаданными. В ряде
современных систем метаданные, содержащие также информацию о пользователях,
форматы отображения, статистику обращения к данным и другие сведения, хранятся в словаре базы данных.

Система управления базой данных (СУБД) – важнейший компонент информационной системы. Для создания
и управления информационной системой СУБД необходима в той же степени, как для
разработки программы на алгоритмическом языке необходим транслятор.

Программное обеспечение,
предназначенное для работы с базами данных, называется системой управления базами данных (СУБД).

Система управления базами данных
(СУБД) – это
комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных,
поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой
информации.

Основные функции СУБД:

• управление
  данными во внешней памяти (на дисках);
• управление
  данными в оперативной памяти;
• журнализация
  изменений и восстановление базы данных после сбоев;
• поддержание
  языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

 Модель данных – это совокупность взаимосвязанных структур данных и операций над этими
структурами. Вид модели и используемые в ней типы структур данных отражают
концепцию организации и обработки данных, используемую в СУБД, поддерживающей
модель, или в языке системы программирования, на котором создается прикладная
программа обработки данных.

§2. Классификации баз данных

Классификация
по размещению базы данных

 Для хранения БД может использоваться как один
компьютер, так и множество взаимосвязанных компьютеров.

1. Если используется один компьютер, то база данных называется централизованной.
2. Если различные части одной БД хранятся на множестве
   компьютеров, объединенных между собой сетью, то такая БД называется распределенной базой данных.

Классификация
по способу организации
базы данных

 По способу организации БД разделяют на:

1. Базы с плоскими файлами,
2. Иерархические,
3. Сетевые,
4. Реляционные,
5. Объектно–реляционные
6. Объектно–ориентированные.

§3.
Модели данных

Файловая модель.

На ранней стадии
использования информационных систем применялась файловая модель данных. В них реализуется модель типа плоский файл.

Плоский файл – это файл, состоящий из записей
одного типа и не содержащий указателей на другие записи, двумерный массив
элементов данных. Файлы, которые создаются в прикладных программах
пользователя, написанных на алгоритмическом языке, также относятся к этому виду
организации данных. Описание логической структуры файлов и параметры размещения
на машинных носителях содержатся в каждой прикладной программе обработки
файлов. В этих же программах предусмотрено их создание и корректировка. При
файловой организации массивов трудно обеспечить актуальное состояние данных, их
достоверность и непротиворечивость.

Сетевые и иерархические модели.

Более сложными моделями данных по сравнению с
файловой являются сетевые и иерархические модели, которые
поддерживаются в системе управления базами данных соответствующего типа. Тип
модели данных, поддерживаемой СУБД на машинном носителе, является одним из
важнейших признаков классификации СУБД.

Сетевая или иерархическая модель данных
представляет соответствующий метод логической организации базы данных в СУБД.

Иерархическая модель

Иерархическая модель представляет собой
древовидную структуру с корневыми сегментами, имеющими физический указатель на
другие сегменты. Одно из неудобств этой модели заключается в том, что реальный
мир не может быть представлен в виде древовидной структуры с единственным
корневым сегментом. Иерархические БД обеспечивали указатели между различными
деревьями баз данных, но обработка данных с использованием таких связей была не
всегда удобной.

В иерархических моделях непосредственный доступ,
как правило, возможен только к объекту самого высокого уровня, который не
подчинен другим объектам. К другим объектам доступ осуществляется по связям от
объекта на вершине модели.

Рис 2. Иерархическая модель

Сетевая модель

В сетевых моделях непосредственный доступ  может обеспечиваться к любому объекту
независимо от уровня, на котором он находится в модели. Возможен также доступ
по связям от любой точки доступа.

В отличие от
иерархической БД в сетевой БД нет необходимости в корневой записи. Однако, как
и в иерархических БД, связи поддерживаются с помощью физических указателей.

Сетевые модели данных по сравнению с
иерархическими являются более универсальным средством отображения структуры
информации для разных предметных областей. Взаимосвязи данных большинства
предметных областей имеют сетевой характер, что ограничивает использование СУБД
с иерархической моделью данных. Сетевые модели позволяют отображать также
иерархические взаимосвязи данных. Достоинством сетевых моделей является
отсутствие дублирования данных в различных элементах модели. Кроме того,
технология работы с сетевыми моделями является удобной для пользователя, так
как доступ к данным практически не имеет ограничений и возможен непосредственно
к объекту любого уровня. Допустимы всевозможные запросы.

Рис 3. Сетевые модели

Реляционная
модель данных.

Концепция реляционной модели баз данных была предложена Э.Ф. Коддом в 1970 г. Как отмечал доктор
Кодд, реляционная модель данных обеспечивает ряд возможностей, которые делают
управление и использование базы данных относительно легким, предсказуемым и устойчивым
по отношению к ошибкам. Наиболее важные характеристики реляционной модели
заключены в следующем:

·  Модель описывает данные с их естественной структурой, не добавляя
каких–либо дополнительных структур, необходимых для машинного представления или
для целей реализации.

·     Модель обеспечивает математическую основу для интерпретации
выводимости, избыточности и непротиворечивости отношений.

·  Модель обеспечивает независимость данных от их физического
представления, от связей между данными и от соображений реализации, связанных с
эффективностью и подобными проблемами.

Реляционные модели данных отличаются от
рассмотренных выше сетевых и иерархических простотой структур данных, удобным
для пользователя табличным представлением и доступом к данным. Реляционная модель данных
является совокупностью простейших двумерных таблиц – отношений (объектов модели).
Связи между двумя логически связанными таблицами в реляционной модели
устанавливаются по равенству значений одинаковых атрибутов таблиц–отношений.

Таблица–отношение является универсальным объектом реляционных
моделей. Это обеспечивает возможность унификации обработки данных в различных
СУБД, поддерживающих реляционную модель. Операции обработки реляционных моделей
основаны на использовании универсального аппарата алгебры отношений и реляционного
исчисления.

Структуры данных реляционной модели.

Таблица является основным типом структуры
данных (объектом) реляционной модели. Структура таблицы определяется совокупностью столбцов. Данные в пределах одного столбца однородны. В таблице не может быть двух
одинаковых строк. Общее число строк не ограничено.

Столбец соответствует некоторому элементу
данных – атрибуту, который является простейшей структурой данных. В
таблице не могут быть определены множественные элементы, группа или
повторяющаяся группа, как в рассмотрен­ных выше сетевых и иерархических моделях.
Каждый столбец таблицы должен
иметь имя соответствующего элемента
данных (атрибута). Один или несколько атрибутов, значения которых однозначно
идентифицируют строку таблицы, являются ключом
таблицы.

В реляционном подходе к построению баз данных
используется терминология теории отношений. Простейшая двумерная таблица определяется как отношение. Столбец таблицы со значениями
соответствующего атрибута называется доменом,
а строки со значениями разных атрибутов – кортежем
(записью).

Совокупность нормализованных отношений
(реляционных таблиц), логически взаимосвязанных и отражающих некоторую
предметную область, образует реляционною базу данных (РБД). В ходе разработки
БД должен быть определен состав логически взаимосвязанных реляционных таблиц и
определен состав атрибутов каждого отношения. Состав атрибутов должен отвечать
требованиям нормализации.

Реляционная модель данных зарекомендовала себя как
модель, на основе которой могут разрабатываться реальные жизнеспособные приложения.
В настоящее время эта модель данных является наиболее популярной.

Например:

Объектно–ориентированная модель данных.

Реляционная модель данных оказалась эффективной не
для всех приложений. Главными среди типов приложений, для которых трудно
использовать реляционные базы данных, являются автоматизированное
проектирование (Computer Aided design, CAD) и автоматизированная разработка
программного обеспечения (Computer Aided Software Engineering, CASE). Разработчики
коммерческих продуктов в таких областях, в которых для управления хранением
данных используется реляционная СУБД, должны пойти на некоторые изменения
данных для того, чтобы подогнать их к структуре строк и столбцов. Как
показывает практика, в таких областях, как CAD и CASE более подходит
объектно–ориентированная модель данных.

В объектно–ориентированных базах данных (ООБД)
важнейшее место отводится объектам, на основе которых могут определяться другие
объекты благодаря использованию концепции, называемой наследованием. При этом
некоторые или все атрибуты (либо свойства) определяющего объекта наследуются
каким–то другим объектом, одни атрибуты и свойства добавляются, а другие могут
удаляться.

§4. Системы управления базами данных

Обработка
данных средствами СУБД.
Добавление, удаление, изменение и выборка данных производится при помощи языка
запросов, встроенного алгоритмического языка и других средств СУБД. Реализация
запросов обеспечивается диалоговой системой команд с меню или запросами по
примеру QBE (Query By Example). В первом случае отдельный запрос выполняется
одной или несколькими командами языка СУБД. Последовательность команд языка
СУБД образует программу (например, СУБД Dbase). Во втором – для выполнения
запроса пользователь выбирает последовательно один или несколько пунктов меню
или указывает в запросе пример (образец), по которому составляется запрос, а
также при необходимости условия выбора и операции вычисления, которые
необходимо выполнять с данными (например, СУБД Paradox, Access).
Последовательность команд меню и запросов может быть запомнена в
программе–макросе и в дальнейшем выполнена так же, как командный файл.

Стандартным
реляционным языком запросов является язык структурированных запросов SQL
(Structured Queries Language).

Классификация и краткий обзор современных СУБД.

К важным признакам классификации современных
СУБД относятся:

·    среда
функционирования – класс компьютеров и операционных систем (платформа), на
которых работает СУБД, в том числе разрядность операционной системы, на которую
ориентирована СУБД;

·        
тип
поддерживаемой в СУБД модели данных: сетевая, иерархическая или реляционная;

·        
возможности
встроенного языка СУБД, его переносимость в другие приложения (SQL, Visual
Basic, ObjectPAL и т.п.);

·    наличие
развитых диалоговых средств конструирования (таблиц, форм, запросов, отчетов,
макросов) и средств работы с базой данных;

·   возможность
работы с нетрадиционными данными в корпоративных сетях (страницы HTML,
сообщения электронной почты, изображения, звуковые файлы, видеоклипы и т. п.);

·        
используемая
концепция работы с нетрадиционными данными – объектно–реляционные, объектные;

·     уровень
использования – локальная (для настольных систем), архитектура клиент–сервер, с
параллельной обработкой данных (многопроцессорная);

·        
использование
объектной технологии OLE 2.0;

·         возможности
интеграции данных из разных СУБД;

·         степень
поддержки языка SQL и возможности работы с сервером баз данных (SQL–сервером);

·   наличие
средств отчуждаемых приложений, позволяющих не проводить полной инсталляции СУБД
для тиражируемых приложений пользователя.

Наиболее известными СУБД для разработки простых
приложений  можно назвать Access, Paradox
и Approach. Для создания более сложных бизнес–приложений, корпоративных
информационных систем используются СУБД фирм Oracle, Informix, IBM, Sybase.

Относительно простой в изучении и использовании
считается Approach for Windows, которая ориентирована на разработку небольших
приложений. Более совершенными, обладающими мощным языком разработки приложений
пользователя являются СУБД  Paradox и
Access.

К общим свойствам СУБД Approach, Paradox и
Access относятся:

·  графический
многооконный интерфейс, позволяющий пользователю в диало­говом режиме создавать
таблицы, формы, запросы, отчеты и макросы;

·    специальные
средства, автоматизирующие работу – многочисленные мастера (Wizards) в Access,
ассистенты (Assistants) в Approach и эксперты (Experts) в Paradox;

·     возможность
работы в локальном режиме или в режиме клиента на рабочей станции (Windows NT
3.51, Novell NetWare 4.1);

·  использование
объектной технологии OLE2 для внедрения в базу данных разной природы (текстов,
электронных таблиц, изображений и т. п.);

·       наличие
собственного языка программирования.

Особенности СУБД Approach, Paradox, Access:

·  в Approach, в
отличие от Paradox и Access, не обеспечивается полная поддержка языка запросов
SQL, что ограничивает ее возможности в многопользовательских системах только просмотром
данных;

·      в Access
предусмотрена автоматическая генерация кода SQL при создании запроса пользователем;

·     в Approach
язык для разработки приложении Lotus Script уступает по интеграционным
возможностям и удобству работы объектно–ориентированным языкам (в Paradox –
ObjectPAL, u Access – Visual Basic);

·    Visual Basic
в Access является наиболее мощным языком программирования, который обладает
свойством автономности от СУБД и переносимости в другие приложения Microsoft
Office, обеспечивая хорошую интеграцию данных;

·      в Access
имеется Мастер анализа таблиц, с помощью которого можно выполнить нормализацию
таблицы.

§5. Этапы построения
баз данных

Методология
построения баз данных базируется на теоретических основах их проектирования.
Для понимания концепции методологии приведем основные ее идеи в виде двух последовательно
реализуемых на практике этапов:

1-й этап – обследование всех функциональных
подсистем, компонентов:

·   определить
информационные объекты и соответствующий состав параметров (характеристик),
описывающих их свойства и назначение;

·      понять
специфику и структуру каждого компонента;

·     построить
схему информационных потоков.

2-й этап – построение концептуальной
информационно-логической модели данных. В этой модели должны быть установлены и
оптимизированы все связи между объектами и их параметрами.
Информационно-логическая модель является фундаментом, на котором будет создана
база данных.

Глава 3. Базы знаний (БЗ)

§1. Основные понятия

База знаний (БЗ; англ. knowledge base, KB) в информатике и исследованиях
искусственного интеллекта – это
особого рода база данных, разработанная для оперирования знаниями
(метаданными).

Знание – это закономерности
предметной области (принципы, связи, законы), полученные в результате
практической деятельности и профессионального опыта, позволяющие специалистам
ставить и решать задачи в этой области
[Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. Учебник.
СПб.: Питер, 2000].

Знание – проверенный практикой результат познания
действительности, адекватное её отражение в сознании человека. Знание
противоположно незнанию, то есть отсутствию проверенной информации о чем-либо.

Аналогично СБД (система баз данных) существует
понятие СБЗ – система баз знаний. Близкими понятиями являются: экспертная система – система, обеспечивающая создание и использование с помощью
компьютера баз знаний экспертов; система искусственного интеллекта.

В последнее время, однако, предпочтение отдается
терминам, подчеркивающим знания, а не интеллект. Такие системы демонстрируют
шаблонное использование знания, а не интеллекта, которые предполагает
творческий подход, нешаблонность. Это соответствует и точному переводу английского
названия таких систем — Knowledge Based Systems (KBS) – система, базирующаяся
на знаниях.

Таким образом, окончательное определение:

Система базы знаний (СБЗ) – система,
дающая возможность использовать подходящим образом представленные знания с
помощью вычислительной машины.

Компоненты СБЗ:

1. база знаний
2. механизм
   получения решений
3. интерфейс

Самая характерная черта СБЗ – использование базы
знаний. К сожалению, общепринятого определения базы знаний нет

§2. Структура и функции
системы баз знаний

Знания
в базе знаний можно разделить
на алгоритмические и неалгоритмические.

1. Алгоритмические
(процедурные) знания – это алгоритмы (программы, процедуры), вычисляющие
функции, выполняющие преобразования, решающие точно определенные конкретные
задачи.

Пример: любая библиотека программ.

2.  Неалгоритмические
знания – состоит из мысленных объектов, называемых понятиями. Понятие обычно
имеет имя, определение, структуру (составные элементы), оно связано с другими
понятиями и входит в какую-то систему понятий. Другие неалгоритмические знания
— это связи между понятиями или утверждения о свойствах понятий и связях между
ними.

На практике во многих экспертных системах и СБЗ
содержимое базы знаний подразделяют на «факты» и «правила».

1. Факты –
   элементарные единицы знания (простые утверждения о характеристиках
   объекта).
2. Правила служат
   для выражения связей, зависимостей между фактами и их комбинациями.

Таким образом, классификацию знаний можно представить следующим образом:

1. понятия
   (математические и нематематические)
2. факты
3. правила,
   зависимости, законы, связи
4. алгоритмы и
   процедуры

Прямое использование знаний из базы знаний для
решения задач обеспечивается механизмом получения решений (inference engine –
машина вывода) – процедурой поиска, планирования, решения. Механизм решения
дает возможность извлекать из базы знаний ответы на вопросы, получать решения,
формулируемые в терминах понятий, хранящихся в базе.

Примеры запросов:

·        
найти объект,
удовлетворяющий заданному условию;

·        
какие
действия нужно выполнить в такой ситуации и т.д.

Интерфейс – обеспечивает работу с базой знаний и механизмом
получения решений на языке высокого уровня, приближенном к профессиональному
языку специалистов в той прикладной области, к которой относится СБЗ.

§3. Средства создания
СБЗ

Для создания СБЗ могут использоваться следующие
средства:

1. Традиционные
   языки программирования – C, Basic, Pascal, Lisp и др. Особо в этом ряду
   стоит выделить язык функционального программирования Lisp. Его основные
   свойства: данные представляются в виде списков, для получения решений
   используется рекурсия.
2. Языки
   представления знаний (такие как Prolog) – имеют специфические средства
   описания знаний и встроенный механизм поиска вывода.

Пустые оболочки экспертных систем – содержат
реализации некоторого языка представления знаний и средства организации
интерфейса пользователя. Позволяют практически полностью исключить обычное
программирование при создании прикладной экспертной системы.