1.3 Основные типы информационных систем

ИС можно классифицировать по ряду признаков. В основу классификации кладут наиболее существенные признаки, характеризующие возможности и особенности той или иной информационной системы [17, 18, 21, 30 и др.].

Рассмотрим (рис. 2) классификацию ИС, построенную на основе следующих критериев (классификационных признаков):

• тип хранимых данных;

• характер обработки данных;

• степень интеграции данных и автоматизации управления;

• степень распределенности;

• целевое назначение (область применения).

Критерии классификации (классификационные признаки) информационных систем

тип хранимых данных

характер обработки данных

степень интеграции данных и автоматизации управления

степень распределенности

Функционально-целевое и прикладное назначение

Документальные (ДИС)

Фактографические (ФИС)

Информационно-справочные (ИСС)

Информационно-поисковые (ИПС)

ИС на автономных файлах (АИС АФ)

Банки данных (БнД)

Локальные

Распределенные

Общего пользования

Специального назначения

Рис.2. Классификация информационных систем

В зависимости от того, какие типы данных обрабатываются (хранятся) в ИС, выделяют фактографические и документальные информационные системы.

В фактографических информационных системах (ФИС) данные хранятся в структурированном виде. Это, как правило, данные числового, символьного или логического типа, являющиеся конкретными сведениями и фактами, описывающими некоторую предметную область. Таким образом, ФИС предполагают хранение параметров и характеристик объектов, сведений технико-экономического характера, результатов измерений, справочных и статистических данных. Часто эта информация носит оперативный характер, т.е. регулярно обновляется и изменяется. В этом случае ИС являются оперативными. Все ИС, приводимые выше в качестве примеров являются фактографическими.

В документальных ИС хранятся и обрабатываются данные, представленные в неструктурированном виде. К ним относятся тексты документов, рефератов и тому подобное. Следует заметить, что в соответствии с запросом пользователю предоставляется документ или его копия, причем обработка полученных данных осуществляется самим пользователем.

В то время, когда только возникали (создавались) первые документальные ИС, используемая аппаратура имела существенные технические ограничения. Так, в частности, существовала проблема, связанная с потребностью в достаточно большом объеме машинной памяти для хранения огромных массивов текстовых документов. Для разрешения этой проблемы применялись и применяются специальные методы. Среди основных из них – хранение в активной памяти ЭВМ не документов, а только их адресов и определенных атрибутов (наименования документов, их описания). При этом сами документы или их копии хранятся в специальных хранилищах. Таким образом, документальные ИС в свою очередь подразделяются на системы с библиотечным или библиографическим поиском. В системах с библиотечным поиском обрабатывается информационный фонд так называемых первичных документов, а в ДИС с библиографическим поиском обрабатывается так называемый вторичный информационный фонд (описания документов).

Как правило, информационные потребности пользователя, ориентированного на использование ДИС сводятся к необходимости получения каких-либо документов, сведений научно-технического характера. В этой связи нередко документальные ИС называют системами научно-технической информации.

В зависимости от характера обработки ИС делятся на информационно-справочные и информационно-поисковые. Первые выдают в ответ на запрос пользователя ту и только ту информацию, которая непосредственно храниться в информационном фонде ИС. Что касается информационно-поисковых систем, то они основаны на реализации запросы, которые ориентированы на выдачу данных, непосредственно не подлежащих хранению в информационном фонде ИС, а являющихся результатом обработки хранимых данных. Например, пусть в фактографической ИС «Шедевры Третьяковской галереи» возможна реализация запроса следующего типа: «Выдать количество полотен заданного художника, которые в данный момент участвуют в экспозиции», тогда ее (данную ИС) можно считать информационно-поисковой. Очевидно, что выданная в ответ на подобный запрос информация непосредственно не храниться в ИС, а будет являться неким агрегированным данным, полученным на основе анализа имеющейся в ИС информации.

Следует отметить, что и для ИСС и для ИПС характерны два этапа функционирования:

• сбор, накопление и хранение данных;

• поиск (обработка) и выдача данных.

Характеризуя информационные системы по такому показателю (классификационному признаку), как степень интеграции данных и автоматизации управления, следует отметить, что в развитии ИС наметились два поколения.

Первое поколение. К ИС первого поколения относятся информационные системы, базирующиеся на автономных файлах, реализованные на языках программирования высокого уровня. Такие системы характеризуются простой архитектурой и ограниченными возможностями. Они состоят из набора автономных файлов и комплекса прикладных программ, предназначенных для обработки этих файлов и выдачи документов. Такие системы имеют ряд серьезных недостатков, ограничивших их широкое применение: высокую избыточность данных, сложность ведения совместной обработки файлов, зависимость программ от данных.

Второе поколение. К ИС второго поколения относятся информационные системы, разработанные и функционирующие под управлением СУБД. В некоторых источниках их называют банками данных (БнД). Это системы с высокой степенью интеграции данных и автоматизации управления ими. Они ориентированны на коллективное использование и в основном лишены недостатков, присущих ИС первого поколения. Так, они характеризуются высокой степенью независимости программ от данных.

Банки данных должны удовлетворять следующим требованиям:

• адекватность информации состоянию описываемой предметной области;

• надежность функционирования системы (защита от сбоев аппаратных и программных средств и встроенные возможности восстановления данных при сбоях);

• быстродействие и производительность (непродолжительность времени реакции системы на запрос, т.е. времени с момента ввода запроса до момента вывода результата, что зависит от производительности системы¹, способов организации данных, используемых методов доступа к ним и пр.;

• простота и удобство использования (ориентация на различные группы пользователей, в том числе и на неквалифицированных, что предполагает наличие удобного пользовательского интерфейса и возможность реализации широкого спектра информационных задач);

• высокая степень защиты данных (использование эффективных механизмов защиты данных при некорректной работе пользователей, несанкционированном доступе и пр.);

• массовость использования (возможность параллельной обработки запросов, использование эффективных механизмов построения и обработки очередей);

• возможность расширения (возможность наращивания информационной мощности, расширения реализуемых информационных потребностей пользователей, удобной модификации системы).

С поколениями ИС связывают и концепции их разработки: соответственно – концепцию файловых систем и концепцию баз данных (более подробно об этом в шестой главе пособия).

Как видно из схемы, в соответствии с таким классификационным признаком, как степень распределенности, выделяют локальные и сетевые (распределенные) ИС. Для локальной ИС характерно использование ресурсов одной ЭВМ, т.е. что все ее составные части (информационный фонд, управляющие, обрабатывающие и другие программные модули хранятся на локальном компьютере, который, собственно и используется для ввода запроса, его обработки, обработки хранящихся данных и выдачи результата).

Сетевые ИС – это такие информационные системы, для функционирования которых используется сетевой оборудование и соответствующее программное обеспечение. Классифицируя ИС по данному критерию, следует особо подчеркнуть, что распределеннось необходимо рассматривать в двух аспектах. Во первых, с позиции распределенного хранения данных (хранения информации на различных узлах сети). Во-вторых, с позиции распределенной обработки данных. В современных распределенных ИС технологию переработки данных можно представить в виде совокупности взаимодействующих процессов двух типов: «клиента» и «сервера». При этом основными функциями процесса сервер являются следующие:

• управление базой данных;

• синхронизация работы клиентов;

• предоставление необходимых ресурсов процессам-клиентам.

Основными функциями процесса клиент являются:

• инициирование связи с сервером;

• определение вида запроса;

• получение от сервера необходимых данных;

• подтверждение окончания обслуживания.

Важно подчеркнуть, что процесс «клиент» и процесс «сервер» физически могут быть реализованы как на одной ЭВМ, так и на различных узлах сети. Именно в последнем случае говорят о распределенной ИС. При этом сервер может функционировать в двух режимах: как файл-сервер и как DB-сервер.

Файл-сервер характеризуется повышенными требованиями к ресурсам компьютера, в частности к производительности и оперативной памяти. Он работает под управлением сетевой операционной системы и обеспечивает доступ к файлам, структура которых определяется самой ОС. СУБД функционирует на рабочей станции, а благодаря специальному интерфейсному модулю распознаются файлы (хранящиеся на сервере), к которым осуществляется обращение.

Отличительной особенностью DB-сервера является то, что кроме операционной системы на нем еще функционирует СУБД, обеспечивающая совместное использования рабочими станциями базы данных, хранимой во внешней памяти DB-сервера. Благодаря наличию СУБД на DB-сервере, он пересылает по сети файлы не целиком, а только выборку. В пересылаемой выборке находятся данные релевантные² запросу.

Проиллюстрируем отличие файл-сервера от DB-сервера на небольшом примере. Пусть имеется реляционная база данных «Скульпторы», в состав которой входят следующие две таблицы:

Скульптор (идентификационный номер, Ф.И.О., страна, год рождения);

Скульптура (идентификационный номер, название, год создания, место).

На запрос «Выдать список скульпторов, чьи работы были созданы в 1805 году, указав при этом название скульптуры» файл-сервер передаст на рабочую станцию оба файла, а DB-сервер передаст новые таблицы, которые сформирует сам:

Скульптор1(идентификационный номер, Ф.И.О.);

Скульптура1 (идентификационный номер, название, год создания).

Многие специалисты, в частности В.В. Домарев [21], выделяют следующие особенности распределенных ИС:

• территориальная удаленность компонентов системы друг от друга и интенсивный обмен информацией между ними;

• широкий спектр используемых информационных технологий;

• интеграция данных разного назначения, принадлежащих разным субъектам, в рамках единых баз данных;

• размещение необходимых конкретным субъектам данных в удаленных узлах сети;

• отчуждение пользователей и владельцев данных от физических структур и места расположения данных;

• использования режимов распределенной обработки данных;

• участие в процессе функционирования ИС большого количества пользователей и персонала различных категорий;

• одновременный доступ к ресурсам ИС большого числа пользователей различных групп;

• высокая степень разнородности средств вычислительной техники и связи, а также их программного обеспечения.

Заметим, именно распределенные ИС играют значительную роль в создании единого информационного пространства и именно они делают вопрос защиты данных в ИС наиболее актуальным.

Что касается последнего показателя, то по сфере применения различают ИС общего и ИС специального назначения. Очевидно, что первая группа – это такие ИС, которые не ориентированы на специалистов какого-либо профиля. Такими ИС, как правило, пользуется широкий круг пользователей, а по типу – это чаще всего информационно-справочные системы. Выше приведенные ИС относятся именно к этой группе информационных систем.

Информационные системы специального назначения реализуют специфические информационные потребности специалистов конкретного направления (профиля). Они, как правило, требуют от пользователя специальных знаний в соответствующей предметной области. Среди них следует назвать технические информационные системы, экономические ИС, юридические ИС, ИС в гуманитарных областях, ИС для обработки результатов научного эксперимента и многие другие.

На основе информационных потребностей пользователь формулирует запрос к системе. Если запрос ориентирован на получение ответа в виде справочной информации, то таковую может предоставить информационно - справочная система. Очень часто запрос содержит некоторое условие поиска необходимой информации и выдачи некоторого агрегированного данного. Дать ответ на такой запрос может информационно-поисковая система.

В заключение данного параграфа следует заметить, что при определении класса, к которому относится та или иная информационная система, необходимо охарактеризовать ее по каждому из приведенных классификационных признаков. При этом от того, к какому конкретно классу относится ИС во многом зависит состав ее программного и аппаратного обеспечения, выбор технологгии ее проектирования и реализации.