Информационные системы
Информационная система (ИС) представляет собой программный комплекс, функции которого состоят в поддержке надежного хранения информации в памяти компьютера, выполнении специфических для данного приложения преобразований информации и/или вычислений, предоставлении пользователям удобного и легко осваиваемого интерфейса.
Аппаратное обеспечение ИС
- накопители для хранения информации (диски с перемещаемыми головками) вместе с устройствами ввода-вывода, контроллерами устройств, каналами ввода-вывода;
- процессор вместе с оперативной памятью, которая используется для работы программного обеспечения.
Программное обеспечение ИС
- система управления базами данных (database management system (DBMS)) или диспетчер базы данных (database manager);
- утилиты восстановления БД, копирования БД и т.д.;
- структурированный язык запросов SQL;
- прикладное программное обеспечение.
Архитектура информационной системы
Архитектура ИС может быть разделена на три основных уровня: внутренний, концептуальный и внешний. Внутренний уровень наиболее близок к физической памяти, т.е. связан со способом фактического хранения данных; внешний уровень наиболее близок к пользователям, т.е. связан с тем, как отдельные пользователи представляют себе эти данные; концептуальный уровень есть между двумя другими. Если внешний уровень связан с частными представлениями пользователей, то концептуальный уровень можно представить себе определяющим обобщенное представление пользователей (см.рис.6).
Рисунок 6 - Архитектура ИС
Теперь рассмотрим различные компоненты системы боле подробнее.
Пользователями системы являются либо прикладные программисты, либо пользователи, работающие с удаленных терминалов и имеющие разный уровень профессиональной подготовки. Каждый пользователь обеспечивается рабочей областью, которая используется для приема или передачи данных между пользователем и базой данных.
Как уже отмечалось, отдельного пользователя, интересует только часть всей БД, кроме того, представление пользователя об этой части базы будет до некоторой степени абстрактным, в сравнении с тем как данные физически хранятся. Пользователь представляет БД посредством внешней модели. Внешняя модель, таким образом, является информационным содержанием БД в том виде, в каком его представляет конкретный пользователь. Вообще говоря, внешняя модель состоит из различных экземпляров различных типов внешних записей. Каждая внешняя модель определяется посредством внешней схемы, которая в основном состоит из описаний всех типов внешних записей этой внешней модели.
Теперь обратимся к концептуальному уровню. Концептуальная модель есть представление полного информационного содержания БД в несколько абстрактной форме по сравнению со способом физического хранения данных. Концептуальная модель состоит из множества экземпляров различных типов концептуальных записей. Концептуальная запись не обязана быть такой же, как внешняя запись или как хранимая запись. Концептуальная модель определяется посредством концептуальной схемы, которая включает определение каждого типа концептуальных записей.
Таким образом, концептуальная модель есть представление общего содержания БД, а концептуальная схема-определение этого представления.
Третьим уровнем архитектуры является внутренний уровень. Внутренняя модель есть представление самого низкого уровня всей БД; он состоит из различных экземпляров типов внутренних записей.
Термин "внутренняя запись" применяется для конструкции, которую мы называем хранимой записью. Таким образом, внутренняя модель является еще одним шагом в сторону от физического уровня, так как она не строится в терминах физических записей или блоков. Внутренняя модель описывается посредством внутренней схемы, которая не только определяет различные типы хранимых записей, но и то, какие индексы существуют, как представлены хранимые поля, какова физическая последовательность хранимых записей и т.д.
Пользователи ИС
Естественно, что проект информационной системы надо начинать с анализа предметной области и выявления требований к ней отдельных пользователей (сотрудников организации, для которых создается база данных). Подробнее этот процесс будет рассмотрен ниже, а здесь отметим, что проектирование обычно поручается человеку (группе лиц) - администратору базы данных (АБД). Им может быть как специально выделенный сотрудник организации, так и будущий пользователь ИС, достаточно хорошо знакомый с машинной обработкой данных.
Объединяя частные представления о содержимом базы данных, полученные в результате опроса пользователей, и свои представления о данных, которые могут потребоваться в будущих приложениях, АБД сначала создает обобщенное неформальное описание создаваемой базы данных. Это описание, выполненное с использованием естественного языка, математических формул, таблиц, графиков и других средств, понятных всем людям, работающих над проектированием базы данных, называют инфологической моделью данных.
Такая человеко-ориентированная модель полностью независима от физических параметров среды хранения данных. В конце концов этой средой может быть память человека, а не ЭВМ. Поэтому инфологическая модель не должна изменяться до тех пор, пока какие-то изменения в реальном мире не потребуют изменения в ней некоторого определения, чтобы эта модель продолжала отражать предметную область.
Таким образом, пользователями ИС являются:
- прикладные программисты - отвечают за написание прикладных программ, использующих БД (используют языки программирования C++ (Builder), Pascal (Delphi) и т.п.);
- конечные пользователи - работают с системами БД непосредственно через прикладное приложение или через встроенное приложение (процессор языка запросов);
- администраторы:
1) администратор данных (АД) - владеет сведениями об информации, необходимой для описания объектов или процессов предметной области; определяет группу лиц, имеющих доступ к БД, их полномочия. Т.е. это нетехнический специалист, хорошо разбирающийся в предметной области;
2) администратор базы данных (АБД) - обладает техническими знаниями об аппаратном и программном обеспечении БД; отвечает за поддержание целостность БД, ее востановление и своевременное копирование, обеспечивает технические аспекты защиты данных от несанкционированного доступа.
Жизненный цикл ИС
В общем случае, жизненный цикл ИС можно представить следующим образом:
- проектирование («бумажная» стадия жизни системы) - выполняется посредством изучения предметной области и требований, предъявляемых к информационной системе. Производится выбор:
1) структуры данных и стратегии их хранения в памяти ЭВМ;
2) технологии обслуживания ИС и взаимодействия с ней конечных пользователей;
3) технических и стандартных программных средств;
- реализация - материализация проекта, т.е. перенесение его в память ЭВМ. На этапе выполняются:
1) разрабатывается и отлаживается программное обеспечение ИС;
2) создается отладочная БД;
3) тестируется и корректируется технология обслуживания ИС;
- эксплуатация - начинается с наполнения системы реальной информацией. Включает также:
1) обеспечение защиты данных;
2) организация коллективного использования данных;
3) анализ и управление эффективностью системы;
4) совершенствование и последующее развитие ИС.