2. Компоненты эис
При решении любых задач с использованием ЭВМ требуются:
1) исходная и нормативно-справочная информация для расчета;
2) метод (алгоритм) решения задачи в виде программы;
3) ЭВМ как исполнитель алгоритма;
4) пользователи, применяющие результаты решения в своей профессиональной деятельности.
Для функционирования ЭИС необходимы аналогичные компоненты, но с более сложной организацией из-за многообразия действий, выполняемых ЭИС.
К основным компонентам ЭИС относятся база данных, концептуальная схема и информационный процессор, образующие вместе систему хранения и манипулирования данными.
Все происходящее в материальном мире может быть выражено сообщением.
Сообщение - символьная форма представления информации на естественном или искусственном языке, это информационное отображение материальных процессов.
Сообщение может быть выражено на естественном языке, чаще применяют форматированные сообщения, в которых выделяются опорные свойства (параметры) происходящего события; в сообщении приводятся названия свойств и их значения.
Пример: Иванов С.А. принят на работу 21.01.95г. в должности инженера с окладом 300 тыс.руб.
Форматированный вариант: Фамилия И.О. Иванов С.А.
Дата_приема 21.01.95
Должность инженер
Оклад 300000 руб.
Таких сообщений может быть много. Они совпадают по названиям параметров и отличаются по значениям параметров. В этом случае их удобно представлять в виде таблицы, обозначенной «Т».
Т |
|||
Фамилия И.О. |
Дата_приема |
Должность |
Оклад |
Иванов С.А. |
21.01.95 |
инженер |
300 000 |
Форматированные сообщения - наиболее массовый вид сообщений, хранимых и обрабатываемых в ЭИС. Существует экономическая информация, которую практически невозможно форматировать, например приказы по учреждению.
Рассмотрим теперь компоненты ЭИС.
1) База данных (БД) - набор сообщений, которые являются истинными для соответствующей материальной системы, а также непротиворечивы по отношению друг к другу и к концептуальной схеме.
Сообщения в БД обычно форматированы и хранятся в виде единиц информации. Единица информации - набор символов, которому придается определенный смысл.
Минимально необходимы 2 единицы информации:
а) Атрибут - информационное отображение отдельного свойства некоторого объекта, процесса или явления. Сообщение указывает свойства предмета в форматированном виде. Поэтому информационное отображение любого явления - это набор соответствующим образом подобранных атрибутов.
б) Составная единица информации (СЕИ) - набор из атрибутов и, возможно, других СЕИ. Пример СЕИ - рассмотренная выше таблица Т. СЕИ позволяют создавать произвольные комбинации из атрибутов.
2) Концептуальная схема (от слова concept - понятие) - описание структуры всех единиц информации, хранящихся в БД. Под структурой понимается вхождение одних единиц информации в состав других единиц информации.
Пусть таблица Т соответствует всей БД. В концептуальной схеме тогда должно быть указано, что база данных состоит из таблицы Т, а Т содержит параметры ФАМИЛИЯ И.О., ДАТА_ПРИЕМА, ДОЛЖНОСТЬ, ОКЛАД.
3) Информационный процессор - механизм, который в ответ на получение команды выполняет операции с БД и концептуальной схемой. Информационный процессор состоит из вычислительной системы и системы управления базой данных (СУБД).
База данных предполагает централизованное управление данными, что обеспечивает ряд преимуществ:
- сокращение избыточности хранимых данных;
- совместное использование хранимых данных всеми пользователями информационной системы;
- стандартизация представления данных, упрощающая эксплуатацию ЭИС и обмен данными между различными ЭИС;
- обеспечение процедур проверки достоверности информации и процедур ограничения доступа к данным;
- совмещение требований к использованию БД со стороны различных пользователей ЭИС.
СУБД - комплекс программ, обеспечивающий централизованное хранение, накопление, модификацию и выдачу данных, входящих в БД.
Предполагается, что в управлении БД принимает участие специальное должностное лицо - администратор базы данных.
Любая экономическая система - это совокупность взаимосвязанных ресурсов и процессов. Ресурсы - все, что участвует в системе: информация, пользователи, аппаратные и программные средства. Процесс - преобразование одного набора ресурсов в другой набор ресурсов (это в основном относится к информации). Одновременно могут происходить многие процессы.
Взаимосвязанные ресурсы и процессы можно описать в терминах предметной области. Предметная область - элементы материальной системы, информация о которых хранится и обрабатывается в ЭИС.
Информационным отображением всей предметной области служит информационная база ЭИС, состоящая из одной или нескольких БД. Для описания предметной области используют следующие понятия.
1. Объект - любой элемент некоторой системы. Это понятие охватывает множество физических объектов. Отдельный предмет называется экземпляром объекта. Различные множества предметов, образованные по заданному принципу, называются типами объектов. Первоначальная группировка экземпляров в некоторые множества - классы называется классификацией. Типы объектов могут объединяться для формирования новых типов по принципу “Множество, элементами которых являются другие множества”.
Объекты экономической сферы группируются в 3 крупных типа: средства производства (основные фонды), предметы труда (оборотные средства) и исполнители.
2. Свойство объекта - некоторая величина, характеризующая состояние объекта в любой момент времени. Отдельный экземпляр объекта можно точно описать, если указать достаточное количество значений его свойств. 2 экземпляра объектов различны, если они отличаются по значению хотя бы одного свойства.
Объекты одного класса описываются одноименными свойствами. Объекты, входящие в некоторый тип, содержат ряд свойств, характерных для типа в целом. Этот принцип называют наследованием свойств.
3. Взаимодействие объектов - факт участия нескольких объектов в каком-либо процессе, который протекает в пространстве и времени.
4. Свойство взаимодействия - свойство, которое характеризует совместное поведение объектов, но не относится ни к одному из объектов в отдельности.
Проблема полноты отображения объектов и процессов предметной области в хранимые данные решается в информационной системе следующим образом:
а) представление объекта или процесса сводится к указанию его свойств;
б) информационным отображением свойств служат атрибуты;
в) экземпляр объекта представлен в БД как набор пар < имя атрибута, значение атрибута>, где имена атрибутов различны и соответствуют названиям свойств объекта.
г) выражение сущности объектов с помощью того или иного набора свойств решается путем расширения свойств, описывающих объект, чем достигается более полное представление о его сущности.
Среди множества свойств, описывающих объект, выделяют идентифицирующее свойство, по значению которого можно однозначно отличить данный экземпляр объекта от любого другого (в том числе в пределах класса объектов, содержащего этот экземпляр). Допускается идентификация объектов с помощью набора свойств, различных по названию.
Приведенная ниже таблица отражает классификацию компонентов ЭИС с точки зрения их состава.
Данные/ метаданные |
Система/ процесс |
Вычислительная система |
Внешняя среда |
Атрибут Отношение Показатель База данных Ключ Схема Подсхема |
Подсистема Задача Программа Задание Транзакция |
Физическое устройство Терминал Линия (канал) Узел сети ЭВМ |
Пользователь Администратор БД |
Рассмотрим некоторые из них.
Элементарный процесс в ЭИС представляет собой:
- задание (при пакетной обработке) - одна или несколько программ, выполняемых в фиксированной последовательности, или
- транзакцию (взаимодействие - при диалоговой обработке) - обычно одна команда информационного процессора.
Задачу можно рассматривать:
1) с точки зрения ее экономического содержания. Определение содержательной стороны задачи связано с декомпозицией функций управления экономическим объектом и подразделений системы управления. Здесь экономическая задача является элементарным процессом, реализующим некоторую функцию управления.
2) с точки зрения решения на ЭВМ задача - это определенная последовательность программ, реализующих формирование фиксированного потока выходной информации.
Группировка задач в подсистемы соответствует принятой классификации основных функций управления.
Пользователей информационной системы можно разделить на 5 типов:
1) случайные, взаимодействие которых с ЭИС не обусловлено служебными обязанностями;
2) параметрические, работают повседневно в соответствии с четко определенной областью деятельности по регламентированным процедурам;
3) аналитики и исследователи, информационные потребности которых непредсказуемы;
4) прикладные программисты, разрабатывают программы для реализации запросов к БД; эти программы затем используются параметрическими пользователями;
5) системные программисты, разрабатывают служебные программы, расширяющие возможности операционной системы и СУБД.
Администратор базы данных - специалист или группа специалистов, обслуживающих пользователей БД. Администратор координирует процессы сбора информации, проектирования и эксплуатации БД, обеспечения защиты и целостности данных. Он обязан учитывать текущие и перспективные информационные потребности пользователей.
Описание хранимой и обрабатываемой информации в ЭИС делается с разной степенью детализации. Различают 3 уровня детализации:
1. Внешний уровень - описание информационных потребностей конечного пользователя.
2. Концептуальный уровень - описание информационных потребностей на уровне ЭИС.
3. Внутренний уровень - описание способов хранения информации в памяти ЭВМ и методов доступа к ней.
Информационные потребности отдельного пользователя относятся лишь к некоторой части БД, описание этих потребностей может не совпадать с хранимыми в ЭИС представлениями данных.
Внешнее представление может пользоваться любым аппаратом понятий. Основное требование к внешнему представлению - возможность преобразования его в концептуальные представления. Цель концептуального уровня - создать такое представление о БД, чтобы любое внешнее представление являлось его подмножеством. В процессе интеграции внешних представлений устраняются двусмысленности и противоречия в информационных потребностях различных пользователей. Допускается множество внешних описаний, каждое из которых отображается частью БД, и единственное концептуальное описание, представляющее всю БД.
Внешний уровень достаточен для применения ряда прикладных программ, который можно назвать генератором отчетов. Поток входной информации преобразуется в поток выходной информации, который оформляется в виде отчетов, удобных для использования специалистами.
Концептуальное представление описывает полное информационное содержание БД в более абстрактной форме по сравнению со способом физического хранения данных. В нем необходимы не только сведения о структуре обрабатываемой информации, но и сведения о технологии ее обработки.
Концептуальный уровень описания оказывается достаточным для использования программной поддержки СУБД. Его при этом необходимо трансформировать к требованиям конкретной СУБД. После такого преобразования возможно наиболее эффективное использование этой СУБД, упрощаются проблемы разработки программного обеспечения системы, сокращаются сроки разработки ЭИС.
К концептуальному представлению предъявляется требование устойчивости. Это означает, что изменения в предметной области не должны приводить к обязательной корректировке концептуального представления. Оно должно быть достаточно абстрактным, т.е. не содержать ограничений, вытекающих из программной реализации требуемых методов обработки данных.
В обработке данных правила описания данных содержатся в моделях данных, а описание информации для конкретной ЭИС называется представлением, схемой или структурой.
Существуют 3 модели данных - реляционная, сетевая и иерархическая; у них разные множества допустимых информационных конструкций. Вообще можно говорить о наличии самостоятельной модели данных в каждой СУБД. Однако, при создании СУБД происходит модификация модели данных, исходя из удобства программной реализации системы.
Внутреннее описание определяет организацию данных в памяти ЭВМ и организацию доступа к ним. Оно соответствует наиболее детальному представлению о процессах обработки данных в системе.
Если ЭИС разработана с применением конкретной СУБД, то требуемые параметры внутреннего описания немногочисленны. Если СУБД не позволяет реализовать все требования к ЭИС, тогда для поддержки внутреннего уровня описания потребуется разработка уникальных программ (доступ к данным, нестандартная обработка и т.п.).
Если структура хранимой БД изменяется (например, с целью ускорения доступа к данным), то должны обеспечиваться все требования концептуального уровня, существовавшие до начала изменений.
Несколько уровней описания (детализации) позволяют разделить процесс проектирования ЭИС на несколько более простых шагов, а также предоставить возможность участия в разработке ЭИС пользователям и специалистам, не имеющим профессиональной подготовки в области обработки данных.
В жизненном цикле ЭИС можно выделить стадии разработки системы и период ее эксплуатации.
1. Разработка (проектирование) ЭИС - процесс составления описания еще не существующей системы на разных языках и с различной степенью детализации, в ходе которого осуществляется оптимизация проектных решений. В процессе проектирования различают следующие этапы:
а) формулирование и анализ требований к системе; здесь фиксируются и анализируются требования к системе со стороны ее пользователей, согласуются информационные потребности и обеспечивается единое понимание содержимого базы данных;
б) концептуальное проектирование - позволяет создать структуру базы данных, не зависимую от конфигурации вычислительной системы, СУБД и системного программного обеспечения;
в) проектирование реализации - проектирование структуры БД применительно к выбранной СУБД и проектирование структуры основных прикладных программ;
г) физическое проектирование - определение параметров БД, связанных с хранением данных в памяти ЭВМ и процедурами доступа к данным, а также происходит отладка прикладных программ. С этого момента возможно заполнение БД реальными данными (актуализация) и функционирование системы в рабочем режиме.
2. Период эксплуатации - процесс стабильного функционирования ЭИС, не требующий изменения принятых ранее проектных решений. Период эксплуатации периодически прерывается стадиями модернизации системы - процессом корректировки проектных решений по отдельным компонентам ЭИС.