Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

на тему: "Понятие информационной системы"



Введение

Веками человечество накапливало знания, навыки работы, сведения об окружающем мире, другими словами - собирало информацию. Вначале информация передавалась из поколения в поколение в виде преданий и устных рассказов. Возникновение и развитие книжного дела позволило передавать и хранить информацию в более надежном письменном виде. Открытия в области электричества привели к появлению телеграфа, телефона, радио, телевидения - средств, позволяющих оперативно передавать и накапливать информацию. Развитие прогресса обусловило резкий рост информации, в связи, с чем вопрос о ее сохранении и переработке становился год от года острее. С появлением вычислительной техники значительно упростились способы хранения, а главное, обработки информации. Развитие вычислительной техники на базе микропроцессоров приводит к совершенствованию компьютеров и программного обеспечения. Появляются программы, способные обработать большие потоки информации. С помощью таких программ создаются информационные системы. Целью любой информационной системы является обработка данных об объектах и явлениях реального мира и предоставление человеку нужной информации о них. Если мы рассмотрим совокупность некоторых объектов, то сможем выделить объекты, обладающие одинаковыми свойствами. Такие объекты выделяют в отдельные классы. Внутри выделенного класса объекты можно упорядочивать как по общим правилам классифицирования, например, по алфавиту, так и по некоторым конкретным общим признакам, например, по цвету или материалу. Группировка объектов по определенным признакам значительно облегчает поиск и отбор информации.

Программное обеспечение за полвека своего существования претерпело огромные изменения, пройдя путь от программ, способных выполнять только простейшие логические и арифметические операции, до сложных систем управления предприятиями. Хотя первоначально компьютеры предназначались главным образом для выполнения сложных математических расчётов, в настоящее время доминирующим является накопление и обработка информации. Сегодня управление предприятием без компьютера просто немыслимо. Компьютеры давно и прочно вошли в такие области, как бухгалтерский учёт, управление ассортиментом и закупками.

Однако современный бизнес требует более широкого применения информационных технологий в управлении. Жизнеспособность и развитие информационных технологий объясняется тем, что современный бизнес крайне чувствителен к ошибкам в управлении. Интуиции, личного опыта руководителя и размеров капитала уже мало для того, чтобы быть первым. Для принятия любого грамотного управленческого решения в условиях неопределённости и риска необходимо постоянно держать под контролем различные аспекты финансово-хозяйственной деятельности, будь то торговля, производство или предоставление услуг. Поэтому современный подход к управлению предполагает вложение средств в информационные технологии. И чем крупнее предприятие, тем серьёзнее должны быть подобные вложения. Они являются жизненной необходимостью в жёсткой конкурентной борьбе. Одержать победу сможет лишь тот, кто лучше оснащен и наиболее эффективно организован.



1. Понятие и назначение информационной системы

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

1. Элемент системы - часть системы, имеющая определенное функциональное назначение. Сложные элементы систем, в свою очередь состоящие из более простых взаимосвязанных элементов, часто называют подсистемами.

2. Организация системы - внутренняя упорядоченность, согласованность взаимодействия элементов системы, проявляющаяся, в частности, в ограничении разнообразия состояний элементов в рамках системы.

3. Структура системы - состав, порядок и принципы взаимодействия элементов системы, определяющие основные свойства системы. Если отдельные элементы системы разнесены по разным уровням и внутренние связи между элементами организованы только от вышестоящих к нижестоящим уровням и наоборот, то говорят об иерархической структуре системы. Чисто иерархические структуры встречаются практически редко, поэтому, несколько рас ширяя это понятие, под иерархической структурой обычно понимают и такие структуры, где среди прочих связей иерархические связи имеют главенствующее значение.

4. Архитектура системы - совокупность свойств системы, существенных для пользователя.

5. Целостность системы - принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств отдельных ее элементов и, в то же время, зависимость свойств каждого элемента от его места и функции внутри системы.

ИС - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения и, обработки и выдачи инф. в интересах достижения поставленной цели.

Информационная система - организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы

История развития информационных систем. Основные процессы информационных систем. Первые информационные системы появились в 50-х гг. В эти годы они были предназначены для обработки счетов и расчета зарплаты, а реализовывались на электромеханических бухгалтерских счетных машинах. Это приводило к некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов. Такие системы называются системами обработки транзакций. К транзакциям относят следующие операции: выписка счетов, накладных, составление платежных ведомостей и другие операции бухгалтерского учета.

В 60-е гг. средства вычислительной техники получили дальнейшее развитие: появляются операционные системы, дисковая технология, значительно улучшаются языки программирования. Появляются системы управленческих отчетов (СУО), ориентированные на менеджеров, принимающих решения.

В 70-е гг. информационные системы продолжают активно развиваться. В это время появляются первые микропроцессоры, интерактивные дисплейные устройства, технология баз данных и дружественное по отношению к пользователю программное обеспечение (средства, позволяющие работать с программой, не изучая ее описания). Эти достижения создали условия для появления систем поддержки принятия решений (СППР). В отличие от систем управленческих отчетов, которые предоставляют информацию по заранее установленным формам отчетности, СППР предоставляют ее по мере возникновения необходимости.

Существуют 3 стадии принятия решения: информационная, проектная и стадия выбора. На информационной стадии исследуется среда, определяются события и условия, требующие принятия решений. На проектной стадии разрабатываются и оцениваются возможные направления деятельности (альтернативы). На стадии выбора обосновывают и отбирают определенную альтернативу, организуя слежение за ее реализацией. Важнейшей целью СППР является обеспечение технологией формирования информации, а также технологическая поддержка принятия решения в целом.

В 70-80-х гг. в офисах начали применять разнообразные компьютерные и телекоммуникационные технологии, которые расширили область применения информационных систем. К таким технологиям относятся: текстовая обработка, настольное издательство, электронная почта и др. Интеграцию этих технологий в одном офисе называют офисной информационной системой. ИС начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений.

1980-е гг. характеризуются еще и тем, что информационные технологии начали претендовать на новую роль в организации: компании открыли для себя, что информационные системы являются стратегическим оружием. Информационные системы этого периода, предоставляя вовремя нужную информацию, помогают организации достичь успеха в своей деятельности, создавать новые товары и услуги, находить новые рынки сбыта, обеспечивать себе достойных партнеров, организовывать выпуск продукции по низкой цене и многое другое.

1.1 Процессы в информационной системе

Процессы, обеспечивающие работу информационной системы любого назначения, условно можно представить в виде схемы (рис. 1), состоящей из блоков:

* ввод информации из внешних или внутренних источников;

* обработка входной информации и представление ее в удобном виде;

* вывод информации для представления потребителям или передачи в другую систему;

* обратная связь - это информация, переработанная людьми данной организации для коррекции входной информации.

1.2 Основные задачи, решаемые информационной системой

Примеры информационных систем. Интерпретация данных. Под интерпретацией понимается процесс определения смысла данных, результаты которого должны быть согласованными и корректными. Обычно предусматривается многовариантный анализ данных.

Диагностика. Под диагностикой понимается процесс соотношения объекта с некоторым классом объектов и/или обнаружение неисправности в некоторой системе. Неисправность - это отклонение от нормы. Такая трактовка позволяет с единых теоретических позиций рассматривать и неисправность оборудования в технических системах, и заболевания живых организмов, и всевозможные природные аномалии.

Мониторинг. Основная задача мониторинга - непрерывная интерпретация данных в реальном времени и сигнализация о выходе тех или иных параметров за допустимые пределы.

Проектирование. Проектирование состоит в подготовке спецификаций на создание "объектов" с заранее определёнными свойствами. Под спецификацией понимается весь набор необходимых документов -- чертёж, пояснительная записка и т.д. Основные проблемы здесь - получение чёткого структурного описания знаний об объекте и проблема "следа".

Прогнозирование. Прогнозирование позволяет предсказывать последствия некоторых событий или явлений на основании анализа имеющихся данных. Прогнозирующие системы логически выводят вероятные следствия из заданных ситуаций.

Планирование. Под планированием понимается нахождение планов действий, относящихся к объектам, способным выполнять некоторые функции. В таких ЭС используются модели поведения реальных объектов с тем, чтобы логически вывести последствия планируемой деятельности.

Обучение. Под обучением понимается использование компьютера для обучения какой-то дисциплине или предмету. Системы обучения диагностируют ошибки при изучении какой-либо дисциплины с помощью ЭВМ и подсказывают правильные решения.

Управление. Под управлением понимается функция организованной системы, поддерживающая определенный режим деятельности. Такого рода ЭС осуществляют управление поведением сложных систем в соответствии с заданными спецификациями.

Поддержка принятия решений. Поддержка принятия решения - это совокупность процедур, обеспечивающая лицо, принимающее решения, необходимой информацией и рекомендациями, облегчающие процесс принятия решения. Эти ЭС помогают специалистам выбрать и/или сформировать нужную альтернативу среди множества выборов при принятии ответственных решений.

Основное отличие задач анализа от задач синтеза заключается в том, что если в задачах анализа множество решений может быть перечислено и включено в систему, то в задачах синтеза множество решений потенциально не ограничено и строится из решений компонент или под-проблем. Задачами анализа являются: интерпретация данных, диагностика, поддержка принятия решения; к задачам синтеза относятся проектирование, планирование, управление. Комбинированные: обучение, мониторинг, прогнозирование.

Система	Элементы системы	Главная цель системы
Предприятия	Люди, оборудование, материалы, здания и др.	Производство товаров
Компьютер	Электронные и электромеханические элементы, линии связи и др.	Обработка данных
Телекоммуникационная система	Компьютеры, модемы, кабели, сетевое программное обеспечение и др.	Передача информации
Информационная система	Компьютеры, компьютерные сети, люди, информационное и программное обеспечение.	Производство профессиональной информации

Основные этапы развития информационных систем

Период времени	Концепция использования информации	Вид информационных систем	Цель использования
1950-1960 гг.	Бумажный поток расчетных документов	Информационные системы обработки расчетных документов на электромеханических бухгалтерских машинах.	Повышение скорости обработки документов.
1960-1970 гг.	Основная помощь в подготовке отчетов	Управленческие информационные системы для производственной информации.	Упрощение процедуры обработки счетов и расчета зарплаты.
1970-1980 гг.	Управленческий контроль реализации (продаж)	Системы поддержки принятия решений Системы для высшего звена управления.	Ускорение процесса подготовки отчетности
1980-2000 гг.	Информация - стратегический ресурс, обеспечивающий конкурентное преимущество	Стратегические информационные системы. Автоматизированные офисы.	Выработка наиболее рационального решения. Выживание и процветание фирмы.

1 этап. Первые информационные системы появились в 50-х гг. В эти годы они были предназначены для обработки счетов и расчета зарплаты, а реализовывались на электромеханических бухгалтерских счетных машинах. Это приводило к некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов.

2 этап. 60-е гг. знаменуются изменением отношения к информационным системам. Информация, полученная из них, стала применяться для периодической отчетности по многим параметрам. Для этого организациям требовалось компьютерное оборудование широкого назначения, способное обслуживать множество функций, а не только обрабатывать счета и считать зарплату, как было ранее.

3 этап. В 70-х - начале 80-х гг. информационные системы начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений.

4 этап. К концу 80-х гг. концепция использования информационных систем вновь изменяется. Они становятся стратегическим источником информации и используются на всех уровнях организации любого профиля. Информационные системы этого периода, предоставляя вовремя нужную информацию, помогают организации достичь успеха в своей деятельности, создавать новые товары и услуги, находить новые рынки сбыта, обеспечивать себе достойных партнеров, организовывать выпуск продукции по низкой цене и многое другое.

Место информационных систем в профессиональной деятельности. Среди персонала, имеющего отношение к информационным системам, выделяют такие категории, как конечные пользователи, программисты, системные аналитики, администраторы баз данных и др.

Программистом традиционно называют человека, который составляет программы. Человека, использующего результат работы компьютерной программы, называют конечным пользователем. Системный аналитик - это человек, оценивающий потребности пользователей в применении компьютера, а также проектирующий информационные системы, которые соответствуют этим потребностям.

В сфере экономического менеджмента с информационными системами работают две категории специалистов: управляющие конечные пользователи и специалисты по обработке данных. Конечный пользователь - это тот, кто использует информационную систему или информацию, которую она выпускает. Специалисты по обработке данных профессионально анализируют, проектируют и разрабатывают систему.

Структура информационных систем. По уровням иерархии (суперсистема, система, подсистема, элемент системы);

По степени замкнутости (замкнутые, открытые, условно-замкнутые);

По характеру протыкаемых процессов в динамических системах (детерминированные, стохастические и вероятностные);

По типу связей и элементов (простые, сложные).

Подсистема - это набор объектов и подсистем, обеспечивающих некоторую функциональность, и взаимодействующих между собой в соответствии с их интерфейсами. Интерфейс подсистемы представляет собой подмножество объединения интерфейсов всех объектов и подсистем, составляющих эту подсистему. В состав подсистемы может входить один, или более взаимозависимых объектов и/или подсистем.

Информационные системы. Хотя информационные системы являются обычным программным продуктом, они имеют ряд существенных отличий от стандартных прикладных программ и систем. В зависимости от предметной области информационные системы могут весьма значительно различаться по своим функциям, архитектуре, реализации. Однако можно выделить ряд свойств, которые являются общими.

1. Информационные системы предназначены для сбора, хранения и обработки информации, поэтому в основе любой из них лежит среда хранения и доступа к данным.

2. Информационные системы ориентированы на конечного пользователя, не обладающего высокой квалификацией в области вычислительной техники. Поэтому клиентские приложения информационной системы должны обладать простым, удобным, легко осваиваемым интерфейсом, который предоставляет конечному пользователю все необходимые для работы функции и в то же время не даёт ему возможность выполнять какие-либо лишни действия.

Таким образом, при разработке информационной системы приходится решать две основные задачи - разработка базы данных для хранения информации и разработка графического интерфейса пользователя клиентских приложений.

Система управления базой данных (СУБД) является неотъемлемой частью любой информационной системы. Тип используемой СУБД обычно определяется масштабом информационной системы. Малые могут использовать локальные СУБД, в корпоративных же информационных системах потребуется мощная клиент-серверная СУБД, поддерживающая многопользовательскую работу. В настоящее время наиболее широко распространены реляционные СУБД. Несмотря на очевидную привлекательность и растущую популярность объектно-ориентированных СУБД, пока всё же преобладают реляционные базы данных, которые хорошо отлажены, развиты и к тому же поддерживают стандарт SQL-92.

Первым шагом в проектировании информационной системы является формальное описание предметной области, построение полных и функциональных непротиворечивых и информационных моделей. Это логически сложная, трудоёмкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Указанные сложности способствовали появлению программно-технологических средств специального класса, так называемых CASE-средств, призванных повысить эффективность разработки программного обеспечения. В настоящее время под CASE-средствами понимаются программные средства, поддерживающие процессы создания и сопровождения информационных систем, включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного программного обеспечения и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, управление проектом, а также другие процессы.

1.3 Классификация информационных систем

Информационные системы классифицируются по разным признакам.

I. По масштабу:

1. Одиночные - реализуются, как правило, на автономном персональном компьютере и рассчитаны на одного пользователя или группы пользователей, разделяющих по времени одно рабочее место.

2. Групповые информационные системы - ориентированы на коллективное использование информации членами рабочей группы и чаще всего строятся на базе локальной вычислительной сети.

3. Корпоративные информационные системы - являются развитием систем для рабочих групп, они ориентированы на крупные компании и могут поддерживать территориально разнесённые узлы и сети.

II. По сфере применения:

1. Системы обработки транзакций;

2. Системы поддержки принятия решений;

3. Информационно-справочные системы;

4. Офисные информационные системы;

III. По способу организации:

1. Системы на основе архитектуры файл-сервер;

2. Системы на основе архитектуры клиент-сервер;

3. Системы на основе многоуровневой архитектуры;

4. Системы на основе Интернет технологий.

1.4 Области применения и реализации информационных систем

Бухгалтерский учёт - классическая и наиболее часто реализуемая на сегодняшний день область применения информационных технологий.

Управление финансовыми потоками - внедрение информационных технологий обусловлено критичностью этой области управления предприятия к ошибкам. Неправильно построив систему расчётов с поставщиками и потребителями, можно спровоцировать кризис наличности даже при налаженной сети закупки, сбыта и хорошем маркетинге. И наоборот, точно просчитанные и жёстко контролируемые условия финансовых расчётов могут существенно увеличить оборотные средства фирмы.

Управление складом, ассортиментом, закупками - заморозить оборотные средства в чрезмерном складском запасе - самый простой способ сделать любое предприятие потенциальным инвалидом. Можно просмотреть перспективный товар, вовремя не вложить в него деньги.

Управление производственным процессом. Автоматизированное решение подобной задачи даёт возможность правильно планировать, учитывать затраты, проводить техническую подготовку производства, оперативно управлять процессом выпуска продукции в соответствии с производственной программой.

Управление маркетингом. Подразумевается сбор и анализ данных о фирмах конкурентах, их продукции и ценовой политике, а также моделирование параметров внешнего окружения для определения оптимального уровня цен, прогнозирования прибыли и планирования рекламных кампаний.

Документооборот. Хорошо отлаженная система учётного документооборота отражает реально происходящую на предприятии текущую производственную деятельность и даёт управленцам возможность воздействовать на неё.

Оперативное управление предприятием. Информационная система, решающая задачи оперативного управления предприятием, строится на основе базы данных, в которой фиксируется вся возможная информация о предприятии. Такая информационная система является инструментом для управления бизнесом и обычно называется корпоративной информационной системой. информационная система управление автоматизированное

Предоставление информации о фирме. Активное развитие Интернета привело к необходимости создания корпоративных серверов для предоставления различного рода информации о предприятии. Практически каждое уважающее себя предприятие сейчас имеет свой веб-сервер. Кроме того, использование веб-технологий открывает широкие перспективы для электронной коммерции и обслуживания покупателей через Интернет.

1.5 Требования, предъявляемые к информационным системам

Гибкость. Способность к адаптации и дальнейшему развитию подразумевают возможность приспособления информационной системы к новым условиям, новым потребностям предприятия.

Надёжность. Требование надёжности обеспечивается созданием резервных копий хранимой информации, выполнения операций протоколирования, поддержанием качества каналов связи и физических носителей информации, использованием современных программных и аппаратных средств.

Эффективность. Система является эффективной, если с учётом выделенных ей ресурсов она позволяет решать возложенные на неё задачи в минимальные сроки. Эффективность системы обеспечивается оптимизацией данных и методов их обработки, применением оригинальных разработок, идей, методов проектирования.

Безопасность. Под безопасностью, прежде всего, подразумевается свойство системы, в силу которого посторонние лица не имеют доступа к информационным ресурсам организации, кроме тех, которые для них предназначены. Требование безопасности обеспечивается современными средствами разработки информационных систем, современной аппаратурой, методами защиты информации, применением паролей и протоколированием, постоянным мониторингом состояния безопасности операционных систем и средств их защиты.

Понятие проекта. Проект это ограниченное по времени целенаправленное изменение отдельной системы с изначально чётко определёнными целями, достижение которых означает завершение проекта, а также с установленными требованиями к срокам, результатам, риску, рамкам расходования средств и ресурсов, организационной структуре.

Можно выделить следующие основные отличительные признаки проекта как объекта управления: ограниченность конечной цели; ограниченность продолжительности; ограниченность бюджета; ограниченность требуемых ресурсов; новизна для предприятия, для которого реализуется проект; комплексность; правовое и организационное обеспечение.

Рассматривая планирование проектов и управление ими, необходимо чётко осознавать, что речь идёт об управлении неким динамическим объектом. Поэтому система управления проектом должна быть достаточно гибкой, чтобы допускать возможность модификации без глобальных изменений в рабочей программе. Выполнение работ обеспечивается наличием необходимых ресурсов: материалов; оборудования; человеческих ресурсов. С точки зрения теории систем управления проект как объект управления должен быть наблюдаемым и управляемым, то есть выделяются некоторые характеристики, по которым можно постоянно контролировать ход выполнения проекта. Кроме того, необходимы механизмы своевременного воздействия на ход выполнения проекта.

Для обоснования целесообразности и осуществляемости проекта, анализа хода его реализации, а также для заключительной оценки степени достижения поставленных целей проекта и сравнения фактических результатов с запланированными проектами существует ряд характеристик проекта:

- объём работ;

- сроки выполнения;

- себестоимость;

- экономическая эффективность, обеспечиваемая реализацией проекта;

Проекты классифицируются по самым различным признакам.

Класс проекта определяется по составу и структуре проекта. Обычно различают два класса:

Монопроект - отдельный проект, который может быть любого типа, вида и масштаба.

Мультипроект - комплексный проект, состоящий из ряда монопроектов и требующий мультипроектного управления.

Тип проекта определяется по основным видам деятельности, в которых осуществляется проект:

1. Технический.

2. Организационный.

3. Экономический.

4. Социальный.

5. Смешанный.

Масштаб проекта определяется размером бюджета и количеством участников:

1. Мелкие проекты.

2. Малые проекты.

3. Средние проекты.

4. Крупные проекты.

Основные фазы проектирования информационных систем. Каждый проект, независимо от сложности и объёма работ, необходимых для его выполнения, проходит в своём развитии определённые состояния. От состояния, когда "проекта ещё нет", до состояния, когда "проекта уже нет". Совокупность ступеней развития от возникновения идеи до полного завершения проекта принято разделять на фазы.

Можно выделить следующие фазы развития информационных систем.

1.6 Формирование концепции. Концептуальная фаза

Главным содержанием работ на концептуальной фазе является определение проекта, разработка его концепции.

Сюда входят: формирование идеи; формирование ключевой команды проекта; изучение мотиваций и требований заказчика и других участников; сбор исходных данных и анализ существующего состояния; определение основных требований и ограничений, требуемых материальных, финансовых и трудовых ресурсов; сравнительную оценку альтернатив; представление предложений, их экспертизу и утверждение.

Подготовка технического предложения. Главным содержанием фазы подготовки технического предложения является уточнение технического предложения в ходе переговоров с заказчиком о заключении контракта.

Общее содержание работ этой фазы: разработка основного содержания базовой структуры проекта; разработка и утверждение технического задания; планирование, декомпозиция базовой структурной модели проекта; составление сметы и бюджета проекта; разработка календарных планов и укрупнённых графиков работ; подписание контракта с заказчиком; ввод в действие средств коммуникации участников проекта и средств контроля за ходом работ.

Проектирование. На фазе проектирования определяются подсистемы, их взаимосвязи, выбираются наиболее эффективные способы проекта и использования ресурсов.

Характерные работы этой фазы: выполнение базовых проектных работ; разработка частных технических заданий; выполнение концептуального проектирования; составление технических спецификаций и инструкций; представление проектной разработки, экспертиза и утверждение.

Разработка. На фазе разработки производится координация и оперативный контроль работ по проекту, осуществляется изготовление подсистем, их объединение и тестирование.

Основное содержание: выполнение работ по разработке программного обеспечения; подготовка к внедрению системы; контроль и регулирование основных показателей проекта

Ввод системы в эксплуатацию. На фазе ввода системы в эксплуатацию проводятся испытания, идёт опытная эксплуатация системы в реальных условиях, ведутся переговоры о результатах выполнения проекта и о возможных новых контрактах.

Основные виды работ: комплексные испытания; подготовка кадров для эксплуатации создаваемой системы; подготовка рабочей документации, сдача системы заказчику и ввод её в эксплуатацию; сопровождение, поддержка, сервисное обслуживание; оценка результатов проекта и подготовка итоговых документов.

Информационные системы играют важнейшую роль в любой сфере человечества. В нашей работе цель разработать автоматизированной ИС кафедры.



2. Техническое задание

Общие сведения о проекте. Полное наименование системы - автоматизированная информационная система "Кафедра".

Краткое (рабочее) наименование - "Кафедра".

Кафедра ИТ служит для автоматизации документооборота и хранения различной информации, а также анализа и оценки деятельности кафедры вуза.

Назначение, цели создание системы. Система ИС "Кафедра" предназначена для:

- уменьшения трудоемкости объемных работ;

- создания единого информационного пространства на кафедре;

- автоматизации наиболее трудоемких и приоритетных процессов сбора, хранения и обработки информации на кафедре вуза;

Целью разработки системы ИС "Кафедра" является улучшение качества предоставляемых кафедрой услуг за счет улучшения качества выполнения:

- управленческих,

- учебно-организационных,

- аналитических и других задач.

Характеристика объекта автоматизации. Объектом автоматизации для разрабатываемой системы выступают кафедры вузов, в которых возникает потребность в автоматизации функций:

- ведения информационной базы о деятельности кафедры;

- организации учебного процесса;

- анализа деятельности кафедры и др.

Обычно на кафедрах имеются следующие виды потенциальных пользователей системы:

- заведующий кафедрой и его заместитель;

- методисты;

- профессорско-преподавательский состав;

- другие заинтересованные пользователи (студенты и аспиранты, работодатели).

В процессе работы кафедр часто используются ресурсы локальной вычислительной сети и глобальная сеть Интернет.

2.1 Базы данных

Основа ИС, объект ее обработки - база данных. Что такое база данных (БД)? В широком смысле слова можно сказать, что БД - это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области. Синоним термина "база данных" - "банк данных". Чтобы обеспечить быстроту и качество поиска данных в базе, этот процесс должен быть автоматизирован. Компьютерную базу данных можно создать несколькими способами:

С помощью алгоритмических языков программирования, таких как Basic, Pascal, C++ и т.д. Данный способ применяется для создания уникальных баз данных.

С помощью прикладной среды, например Visual Basic. С его помощью можно создавать базы данных, требующие каких-то индивидуальных особенностей построения.

С помощью специальных программных сред, которые называются системами управления базами данных.

В настоящее время существует несколько видов СУБД. Наиболее известными и популярными СУБД являются Access, FoxPro и Paradox, Delphi. SQL, C++ и т.д.



2.2 Теоретические аспекты СУБД

Основные понятия БД. Всякая прикладная программа является отображением какой - то части реального мира и поэтому содержит его формализованное описание в виде данных. Крупные массивы данных размещают, как правило, отдельно от исполняемого программы, и организуют в виде Базы данных. Начиная с 60-х годов для работы с данными, стали использовать особые программные комплексы, называемые системами управления базами данных (СУБД). Системы управления базами данных отвечают за:

- физическое размещение данных и их описаний;

- поиск данных;

- поддержание баз данных в актуальном состоянии;

- защиту данных от некорректных обновлений и несанкционированного доступа;

обслуживание одновременных запросов к данным от нескольких пользователей (прикладных программ).

Модели данных. Хранимые в базе данных имеют определенную логическую структуру, то есть, представлены некоторой моделью, поддерживаемой СУБД. К числу важнейших относятся следующие модели данных:

- иерархическая;

- сетевая;

- реляционная;

- объектно-ориентированная.

В иерархической модели данные представляются в виде древовидной (иерархической) структуры. Она удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией и громоздка для информации со сложными логическими связями.

Сетевая модель означает представление данных в виде произвольного графа. Достоинством сетевой и иерархической моделей данных является возможность их эффективной реализации показателей затрат памяти и оперативности. Недостатком сетевой модели данных является высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе.

Реляционная модель данных (РМД) название получила от английского термина Relation - отношение. Модель данных описывает некоторый набор родовых понятий и признаков, которыми должны обладать все конкретные СУБД и управляемые ими БД, если они основываются на этой модели.

Объектно-ориентировочная модель данных - это когда в базе хранятся не только данные, но и методы их обработки в виде программного кода. Это перспективное направление, пока также не получившее активного распространения из-за сложности создания и применения подобных СУБД.

База данных - это совокупность записей различного типа, содержащая перекрестные ссылки.

Файл - это совокупность записей одного типа, в котором перекрестные ссылки отсутствуют.

Более того, в определении нет упоминания о компьютерной архитектуре. Дело в том, что, хотя в большинстве случаев БД действительно представляет собой один или (чаще) несколько файлов, физическая их организация существенно отличается от логической. Таблицы могут храниться как в отдельных файлах, так и все вместе. И, наоборот, для хранения одной таблицы иногда используются несколько файлов. Для поддержки перекрестных ссылок и быстрого поиска обычно выделяются дополнительные специальные файлы.

Поэтому при работе с базами данных обычно применяются понятия более высокого логического уровня: запись и таблица, без углубления в подробности их физической структуры.

Таким образом, сама по себе база данных - это только набор таблиц с перекрестными ссылками. Чтобы универсальным способом извлекать из нее группы записей, обрабатывать их, изменять и удалять, требуются специальные программы, называются СУБД.

По характеру использования СУБД делят на персональные (СУБДП) и многопользовательские (СУБДМ).

К персональным СУБД относятся VISUAL FOXPRO, ACCESS и др. К многопользовательским СУБД относятся, например, СУБД ORACLE и INFORMIX. Многопользовательские СУБД включают в себя сервер БД и клиентскую часть, работают в неоднородной вычислительной среде допускаются разные типы ЭВМ и различные операционные системы. Поэтому на базе СУБДМ можно создать информационную систему, функционирующую по технологии клиент-сервер. Универсальность многопользовательских СУБД отражается соответственно на высокой цене и компьютерных ресурсах, требуемых для поддержки

СУБД представляет собой совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и использования БД.

Персональные СУБД обеспечивают возможность создания персональных БД и недорогих приложений, работающих с ними, и при необходимости создания приложений, работающих с сервером БД.

Для обработки команд пользователя или операторов программ в СУБДП используются интерпретаторы команд (операторов) и компиляторы. С помощью компиляторов в ряде СУБДП можно получать исполняемые автономно приложения-ехе-программы.

Обеспечение целостности БД-необходимое условие успешного функционирования БД. Целостность БД-свойство БД, означающее, что база данных содержит полную и непротиворечивую информацию. Для обеспечения целостности БД накладывают ограничения целостности в виде некоторых условий, которым должны удовлетворять хранимые в базе данные. Примером таких условий может служить ограничение диапазонов возможных значений атрибутов объектов, сведения о которых хранятся в БД, или отсутствие повторяющихся записей в таблицах реляционных БД.

Обеспечение безопасности достигается СУБД шифрованием прикладных программ, данных, защиты паролем, поддержкой уровней доступа к базе данных, к отдельной таблице.

Расширение возможностей пользователя СУБДП достигается за счет подключения систем распространения Си или Ассемблера.

Поддержка функционирования в сети обеспечивается:

- средствами управления доступом пользователей к совместно используемым данным, т.е. средствами блокировки файлов (таблиц), записей, полей, которые в разной степени реализованы в разных СУБДП;

- средствами механизма транзакций, обеспечивающими целостность БД при функционировании в сети.

Теперь рассмотрим функции СУБД немного подробнее:

Определение данных. СУБД должна допускать определения данных (внешние схемы, концептуальную схему, внутреннюю схему, а также все связанные отображения) в исходной форме и преобразовывать эти определения в форму соответствующих объектов. Иначе говоря, СУБД должна включать в себя компонент языкового процессора для различных языков определений данных. СУБД должно также "понимать" синтаксис языка определений данных.

Обработка данных. СУБД должна уметь обрабатывать запросы пользователя на выборку, изменение или удаление существующих данных в базе данных или на добавление новых данных в базу данных. Другими словами, СУБД должна включать в себя компонент процессора языка обработки данных.

Запросы языка обработки данных бывают "планируемые" и "не планируемые".

1. Планируемый запрос - это запрос, необходимость которого предусмотрена заранее. Администратор базы данных, возможно, должен настроить физический проект БД таким образом, чтобы гарантировать достаточное быстродействие для таких запросов.

2. Не планируемый запрос - это, наоборот, специальный запрос, необходимость которого не была предусмотрена заранее. Физический проект БД может подходить, а может и не подходить для рассматриваемого специального запроса. В общем, получение возможной наибольшей производительности для не планируемых запросов представляет собой одну из проблем СУБД. (Подробнее эта проблема будет обсуждаться в следующих частях книги.)

Безопасность и целостность данных. СУБД должна контролировать пользовательские запросы и пресекать попытки нарушения правил безопасности и целостности, определенные АБД.

Восстановление данных и дублирование. СУБД или другой связанный с ней программный компонент, обычно называемый администратором транзакций, должны осуществлять необходимый контроль над восстановлением данных и дублированием. Подробности использования этих функций системы приводятся далее в этой книге.

Словарь данных.

СУБД должна обеспечить функцию словаря данных. Сам словарь данных можно по праву считать БД (но не пользовательской, а системой). Словарь "содержит данные о данных" (иногда называемые метаданными), т.е. определения других объектов системы, а не просто "сырые данные". В частности, исходная и объектная формы различных схем (внешних, концептуальных и т.д.) и отображений будут сохранены в словаре. Расширенный словарь будет включать также перекрестные ссылки, показывающие, например, какие из программ какую часть БД используют, какие отчеты требуются тем или иным пользователям, какие терминалы подключены к системе и т.д. Словарь может быть (а на самом деле даже должен быть) интегрирован в определяемую им БД, а значит, должен содержать описание самого себя. Конечно, должно быть возможность обращения к словарю, как и к другой БД, например, для того узнать, какие программы и/или пользователи будут затронуты при предполагаемом внесении изменения в систему. (Дальнейшее обсуждение этого вопроса приводится в следующих главах книги.)

Производительность. Очевидно, что СУБД должна выполнять все указанные функции с максимально возможной эффективностью.

Подводя итог сказанному, можно сделать вывод, что в целом назначением СУБД является предоставление пользовательского интерфейса с БД. Пользовательский интерфейс может быть определен как граница в системе, ниже которой все невидимо для пользователя. Следовательно, по определению пользовательский интерфейс находится на внешнем уровне. Тем не менее, иногда встречаются случаи, когда внешнее представление вряд ли значительно отличается от относящейся, по мере в современных коммерческих продуктах.

В заключении вкратце сопоставим описанную СУБД с системой файлами (или с управлением файлами). В своей основе система управления файлами является компонентом общей системы, которая управляет хранимыми файлами; проще говоря, она "ближе к диску", чем СУБД. Таким образом, пользователь системы управления файлами может создавать и уничтожать хранимые файлы, а также выполнять простые операции выборки и обновления хранимых записей в таких файлах. Однако, в отличие от СУБД, системы управления файлами имеют некоторые недостатки.

2.3 Функциональные возможности СУБД

Управляющим компонентом многих СУБД является ядро, выполняющее следующие функции:

- управление данными во внешней памяти;

- управление буферами оперативной памяти (рабочими областями, в которые осуществляется подкачка данных из базы для повышения скорости работы);

- управление транзакциями.

1. Непосредственное управление данными во внешней памяти. Эта функция включает обеспечение необходимых структур внешней памяти, как для хранения данных, непосредственно входящие в базу данных так и для служебных целей. Например, для убыстрения доступа к данным в некоторых случаях (обычно для этого используется индекс).

В некоторых реализациях СУБД активно используется возможность существующих файловых систем. В других работа производится вплоть до уровня устройств внешней памяти. Но подчеркнем, что в развитых СУБД пользователь в любом случае не обязан знать использование СУБД файловую систему и если использует, то, как организованные файлы. В частности, СУБД поддерживает собственную систему и наименование объектов баз данных.

2. Управление бутарами оперативной памяти. СУБД обычно работает с БД, по крайней мере, этот размер обычно существует, больше доступен объему оперативной памяти. Что если при обращении к любому элементу данных будет производиться объем с внешней памятью, то вся система будет работать со скоростью устройства внешней памяти. Практическим единственным способом реально увеличение этой скорости является буферизация данных в оперативной памяти. При этом даже если операционная система производит общесистемную буферизацию. Этого недостаточно для цели СУБД, которая располагает гораздо больше информации о полезности буферизации, т.е. той или иной части БД. Поэтому в развитых СУБД поддерживается собственный набор буферов оперативной памяти, собственной дисциплины замены буферов. Заметим, что существуют отдельные направления СУБД, которые ориентированной, но постоянно присутствуют в оперативной памяти БД. Это направление основывается на предположение, что на столько велик, что позволит, не беспокоится о буферизации. (Пака эта работа находится в стадии развития).

3. Управление транзакциями. Транзакция - это последовательность операций над БД, рассматриваемая СУБД как единое целое. При выполнении транзакция может быть либо успешно завершена, и СУБД зафиксирует произведенные изменения во внешней памяти, либо, например, при сбое в аппаратной части ПК, ни одного из изменений не отразится в БД. Понятие транзакция необходимо для поддержания логической целостности БД. Таким образом, поддержание механизма транзакции является обязательным условием даже однопользовательских СУБД. (Если такая система заслуживает СУБД). Но понятие транзакция гораздо более важно много пользователь СУБД, то свойство, то каждая транзакция начинается при целостном состоянии БД и оставляет это состояние целостное после своего завершения, делает очень удобным, использование понятие транзакция как единицы активности пользователя по отношению БД. При соответствующем управлении управляющимися транзакциями со стороны СУБД каждым использованием может в принципе ощущать себя единственным пользователем СУБД. Управление транзакции многопользовательской СУБД связаны важные понятия сериализации транзакции и сериального плана выполнения смеси транзакции. Под стерилизацией выполнении параллельно под сериализацией понимают такой порядок планирования их работ при которой суммарный эффект смеси транзакции эквивалентен эффекту их некоторого последовательного управления. Сериальный план выполнения смеси транзакции - это такой план, который приводит к сериализации транзакции. Что если удается добиться действительного сериального выполнения смеси транзакции, то для каждого пользователя по инициативе, которой образованна транзакция присутствие других транзакций будет незаметно (если не считать некоторого замедления работы по сравнению с одно пользованием режимом). Существует несколько базовых алгоритмов сериализации транзакции. Централизованных СУБД наиболее распространены алгоритмы, основанные на синхронизации захвата объектов БД. При использовании любого алгоритма возможная ситуация конфликта между двумя или более транзакциями по доступу объекта БД. В этом случае для поддержания сериализации необходимы, выполнять откат одной ли более транзакции. Это один из случаев, когда пользователь многопользовательской СУБД может реально (и достаточно неприятно) ощутить присутствие в системе транзакции других пользователей.

2.4 Архитектура СУБД

Три уровня архитектуры.

Архитектура ANSI/SPARC включает три уровня: внутренний, концептуальный и внешний. В общих чертах они представляют собой следующее:

- Внутренний уровень-это уровень, наиболее близкий к физическому хранению, т.е. связанный со способами сохранения информации на физических устройствах хранения.

- Внешний уровень наиболее близок к пользователям, т.е. он связан со способами представления данных для отдельных пользователей.

Если внешний уровень с индивидуальными представлениями пользователей, то концептуальный уровень связан с обобщенным представлением пользователей. Иначе говоря, может быть несколько внешних представлений, каждое из которых состоит из более или менее абстрактного представления определенной части БД, и может быть только одно концептуальное представление, состоящее из абстрактного представления БД в целом.

Внешний уровень - это индивидуальный уровень пользователя. Пользователь может быть прикладным программистом или конечным пользователем с любым уровнем профессиональной подготовки. Особое место среди пользователей занимает администратор БД. (В отличие от остальных пользователей его интересует также концептуальный и внутренний уровень.)

У каждого пользователя есть свой язык общения.

- Для прикладного программиста это либо один из распространенных языков программирования, такой как C, COBOL или PL/1, либо специальный язык рассматриваемой системы. Такие оригинальные языки называют (неформально!) языками четвертого поколения на том основании, что машинный код, язык ассемблера и такие языки, как COBOL, можно считать языками трех первых "поколений", а оригинальные языки модернизированы по сравнению с языками третьего поколения так же, как языки третьего поколения улучшены по сравнению с языком ассемблера.

- Для конечного пользователя это или специальный язык запросов, или язык специального назначения, возможно, основанный на формах и меню, созданный специально с учетом требований и поддерживаемый некоторым оперативным приложением.

Хотя с точки зрения архитектуры удобно различать подъязык данных и включающий его базовый язык, на практике они могут быть неразличимыми настолько, насколько это имеет отношение к пользователю. Безусловно, сточки зрения пользователя, предпочтительнее, чтобы они неразличимы или трудно различимым, их называют сильно связанными. Если они ясно и легко различаются, говорят, что они слабо связаны. Большинство систем на сегодняшний день поддерживает лишь слабую связь. Система с сильной связью могли бы предоставить пользователю более унифицированный набор возможностей, но, очевидно, требуют больше усилий со стороны системных проектировщиков и разработчиков (которые, вероятно, рассчитывают на статус-кво); однако есть основания предполагать, что на протяжении следующих нескольких лет будет происходить постепенное продвижение к более сильно связанным системам.

Язык обработки данных состоит из таких выполняемых операторов PL/1, которые передают информацию в и из БД; опять же, возможно, включая, новые специальные операторы.

В общем, внешнее представление состоит из множества экземпляров каждого типа внешней записи, которые, в свою очередь, отнюдь не обязательно должны совпадать с ранимыми записями. Находящийся в распоряжении пользователя подъязык данных определен в терминах внешних записей; например, операция выборки языка обработки данных будет проводить выборку из экземпляров внешних, а не хранимых записей.