 |
Структура информационного процесса
|
|
|
|
Информационная технология определяет методы (способы, приемы) реализации информационного процесса. В определении понятия информационной технологии перечисляются элементарные операции информационного процесса: сбор, преобразование и ввод в ЭВМ; передача; хранение; обработка; представление пользователям (рисунок 1.3.1). Реализация каждой операции над информацией может осуществляться с использованием различных методов. Поэтому можно говорить и о различных технологиях сбора, преобразования и ввода в ЭВМ, передачи, хранения, обработки и представления информации.
Перечисленные функции названы элементарными, более сложные функции образуются сочетанием элементарных функций. Так, обмен сообщениями между пользователями вычислительных систем на основе принципа «почтового ящика» (электронная почта) осуществляется в результате реализации упорядоченной совокупности операций ввода, передачи, хранения и обработки сообщений.
Рисунок 1.3.1 - Структура информационного процесса
Характеристики и показатели информационных процессов
Можно выделить две основные группы характеристик информационных процессов, это характеристики временные и характеристики качества результирующей информации на выходе информационного процесса.
К показателям временных свойств информационных процессов относятся:
- среднее время и дисперсия времени выполнения информационного процесса (среднее время реакции информационной системы на запрос пользователя);
- продолжительность временного интервала, в течение которого информационный процесс завершается с заданной вероятностью.
Качество данных характеризуется целым набором свойств, важнейшими из которых являются:
|
|
|
- достоверность данных (свойство данных не содержать скрытых ошибок);
- целостность данных (свойство данных сохранять свое информационное содержание и однозначность интерпретации в условиях случайных воздействий. Целостность данных считается не нарушенной, если данные не искажены и не разрушены);
- безопасность данных (защищенность данных от несанкционированного доступа к ним, осуществляемого с целью раскрытия, изменения или разрушения данных).
Для данных, имеющих место на выходе информационно-поисковых систем, важное значение имеют такие свойства, как релевантность (смысловое соответствие выданной информации запросу) и полнота (свойство выдаваемой информации содержать все документы, релевантные запросу).
Показатели качества информационных процессов зависят от методов и средств их осуществления, т.е. от используемой информационной технологии и характеристик информационных систем, создаваемых для их реализации. Поэтому при проектировании информационных систем необходимо учитывать требования к показателям качества информационных процессов, исследовать влияние характеристик информационных систем (таких, как производительность, надежность и др.) на показатели качества информационных процессов.
Хранение и обработка данных является важнейшей задачей разработки компьютерных систем. Одним из ее решений явилось создание в конце 60-х годов специализированных программно-аппаратных систем, получивших название систем баз данных или баз данных (БД). Исследования и разработки в области систем баз данных были чрезвычайно успешными на протяжении их тридцатилетней истории. Они привели к появлению развитой индустрии баз данных, практически затрагивающей каждую более или менее серьезную организацию в мире. Было бы немыслимо управлять большими массивами постоянно увеличивающейся в объеме информации без систем БД.
|
|
|
Базы данных
История развития БД обусловлена появлением и развитием компьютерной техники и может быть разделена на три основных этапа. Начальный этап был ознаменован созданием первого поколения БД. Закономерно, что он совпал с периодом создания и развития больших ЭВМ (тат&ате), которые вместе с БД первого поколения составили аппаратно-программную платформу больших информационных систем. Технология баз данных возникла с реализацией 1М8 - программного продукта компании ШМ, который обеспечивал управление данными, организованными в форме иерархий. Важным вкладом 1М8 стало широкое распространение представления о том, что данные имеют самостоятельную ценность и что они должны управляться независимо от какого-либо отдельного приложения. Так возникла первая система управления БД или СУБД. До этого приложения обладали собственными файлами данных, которые часто дублировали данные из других файлов. При использовании систем БД дублирование данных существенно сократилось, что облегчило их поддержку.
Модели данных, - как IMS, так и ее весьма широко известный преемник СODASYL, - основывались на графовых структурах данных.
С одной стороны, БД первого поколения были, как правило, закрытыми системами, для которых не обеспечивалась переносимость (мобильность) прикладных программ. Эти БД не имели средств автоматизации программирования и были очень дороги. С другой стороны, они оказались на редкость долговечными: разработанное на их основе программное обеспечение используется и в наши дни, а большие ЭВМ по-прежнему хранят огромные массивы актуальной и сегодня информации.
Второй этап в развитии БД начался с создания реляционной модели данных
Для реляционных систем характерны:
- клиент-серверная архитектура;
- управление распределенными базами данных;
- параллельная обработка запросов и многопотоковая архитектура;
- технология тиражирования данных и ряд других современных достижений в области обработки данных.
Реляционные БД представляют собой сложные многофункциональные программные системы, действующие в открытой распределенной среде.
Тем временем уже в середине 80-х гг. появилась необходимость рассматривать вопросы, выходящие за рамки реляционной модели. Для хранения элементов данных реляционные СУБД поддерживали набор стандартных типов данных, таких как целые числа, числа с плавающей запятой и строки символов. Над этими данными можно выполнять набор стандартных, достаточно простых операций. Но уже скоро стало ясно, что традиционных типов данных реляционных СУБД и функций поиска SQL для обработки данных оказывается недостаточно. Кроме того, требования к приложениям, обрабатывающим данные, настолько различаются, что их невозможно удовлетворить за счет каких-либо предопределенных расширений языка. Поэтому потребовались не столько новые типы данных и новые функции, сколько средства, позволяющие определять новые типы данных и функции их обработки.
|
|
|
Эти задачи во многом решили объектно-ориентированные СУБД, появившиеся еще в начале 80-х годов, но ставшие полноценными коммерческими продуктами лишь в начале 90-х и ознаменовавшие третий этап в развитии БД.
Объектно-ориентированная модель данных и объектно-ориентированные БД основываются на принципах объектно-ориентированного программирования. Эта модель данных была первой попыткой создания постреляционной расширяемой модели данных.
Появились и постреляционные гибридные модели данных:
- объектно-реляционная модель данных, в которой объектно-ориентированные возможности встраиваются в реляционное основание;
- объединенная объектно-ориентированная модель данных, в которой объектно-ориентированные возможности встраиваются в модель данных, объединяющую сетевую и реляционную модели.
Объектно-ориентированные и объектно-реляционные БД являются представителями третьего поколения БД.
Сегодня же в БД все чаще возникает необходимость хранить и, что важнее всего, обрабатывать большие неструктурированные объекты - текст, графический образ, аудио, видео, анимацию; сложные структурированные данные - диаграммы, графики, таблицы, массивы; составные документы, которые объединяют элементы данных всех этих типов. Совокупность таких данных получила название мультимедийных данных, а БД, хранящие и обрабатывающие такие данные, названы мультимедийными БД.
|
|
|
На ближайшее десятилетие предусмотрены следующие основные направления развития БД:
- создание средств хранения и обработки графических образов. Современные СУБД уже позволяют хранить потенциально неограниченные битовые строки;
- разработка пространственных баз данных, в которых требуется работа с пространственной информацией (например, картографические приложения). Сегодня все развитые СУБД (Огас1е, DВ2 и т.д.) поддерживают управление пространственной информацией;
- разработка средств хранения и поиска в полнотекстовых базах данных, поддерживающих информационно-поисковые системы;
- создание расширяемых архитектур СУ БД на основе как реляционных, так и объектно-ориентированных и объектно-реляционных баз данных. При этом ведутся разработки полнофункциональных СУБД, поддерживающих возможности пользовательских расширений и инструментариев, позволяющих создавать необходимую пользователям систему;
- разработка методов организации добычи данных, хранилищ данных, репозитариев;
- разработка баз данных, основанных на правилах, и баз знаний.
Архитектура системы баз данных
Архитектура системы БД состоит из следующих четырех компонентов:
- аппаратное обеспечение (по сути является компьютером или компьютерной сетью, в которой создается система БД);
- программное обеспечение;
- пользователи;
- данные.
Физические данные - это данные, хранящиеся в памяти компьютера (оперативной или внешней). Физические данные представляют собой совокупность нулей и единиц (битов). Биты объединяются в последовательности байтов, слов и т.д. Оперативная память разбита на байты и слова, которым присваивается порядковый номер (адрес).
Поле - наименьшая поименованная единица данных.
Запись - поименованная совокупность полей.
Файл - поименованная совокупность записей, хранящихся обычно на внешнем запоминающем устройстве (магнитном диске, СD RОМ и т. п.). В общем случае под термином «файл» подразумевается абстрактный набор данных-записей, который на практике может и не совпадать с физическим дисковым файлом. Правила именования файлов, способ доступа к хранящимся в файле данным и структура этих данных зависят от конкретной системы управления файлами и от типа файла. Для того, чтобы иметь возможность извлекать из файла отдельные записи, каждой записи присваивают уникальное имя или номер, который служит ее идентификатором и располагается в отдельном поле. Этот идентификатор называют ключом записи.
|
|
|
Система управления файлами осуществляет распределение внешней памяти, отображение имен файлов в соответствующие адреса во внешней памяти и обеспечение доступа к данным.
Среди множества всевозможных файлов можно выделить следующие типы:
- файлы для хранения текстовых данных: документов, текстов программ и т.д.; такие файлы обычно образуются и модифицируются с помощью различных текстовых редакторов;
- файлы с текстами программ; такие файлы являются входными параметрами компиляторов, которые, в свою очередь, формируют файлы, содержащие объектные модули;
- файлы объектных модулей, логическая структура которых неизвестна файловой системе; эта структура поддерживается соответствующими программами систем программирования;
- файлы выполняемых программ, которые формируются редакторами связей (компоновщиками выполняемых программ); логическая структура таких файлов остается известной только редактору связей и программе-загрузчику, являющейся компонентом операционной системы.
Таким образом, файловые системы обычно обеспечивают хранение слабо структурированной информации, оставляя дальнейшую структуризацию прикладным программам. При этом системы управления файлами имеют следующие недостатки:
- в них не учитывается внутренняя структура записей, и они не могут обрабатывать запросы, предполагающие знание такой структуры;
- они имеют неудовлетворительную поддержку правил безопасности и целостности информации, а также практически не обеспечивают восстановление данных;
- на уровне управления файлами не создается словаря данных, содержащего данные о данных, т.е. метаданные;
- не обеспечивается независимость данных.
Система баз данных упрощенно может рассматриваться как компьютеризированная система хранения записей-данных, а сама база данных - как хранилище совокупности файлов данных, предназначенных для совместного использования. Пользователь такой системы БД имеет возможность выполнять целый ряд операций над записями:
- добавлять записи в БД;
- удалять записи из БД;
- модифицировать записи в БД;
- осуществлять поиск записей в БД и др.
Таким образом, система баз данных является компьютеризированной системой для хранения, изменения и предоставления информации (данных) по требованию.
Можно выделить три уровня внутренней архитектуры системы БД, которые одновременно отображают три уровня абстрагирования данных в БД:
- внутренний или физический уровень - это уровень, наиболее близкий к физическим данным;
- внешний уровень - это уровень, наиболее близкий к пользователям и способам представления данных для отдельных пользователей;
- логический уровень - промежуточный уровень между двумя первыми.
|
|
|
