Тема 7. Внутримашинное информационное обеспечение
7.1. Файловая организация внутримашинного ио
Возможность принятия руководством предприятия оптимального управленческого решения и эффективность интеллектуального труда менеджеров повышается в том случае, когда удается собрать воедино и быстро проанализировать большие объемы разнообразной информации, не увеличивая в той же пропорции инвестиции и численность персонала. Для эффективного управления имеющимися информационными ресурсами их преобразуют в электронную форму путем организации операций сбора, передачи и ввода информации в средства вычислительной техники, создавая, таким образом, внутримашинное информационное обеспечение, которое включает следующие формы организации информации — файлы (массивы), информационные базы и банки данных, хранилища данных, базы знаний, а также инструментальные средства организации, накопления, ведения и доступа к информации.
Организация внутримашинного информационного обеспечения должна отвечать следующим требованиям:
полнота информации для выполнения всех функций управления и решения экономических задач;
целостность информации, т.е. обеспечение непротиворечивости данных при вводе информации в средства вычислительной техники;
своевременность предоставления информации специалистам;
одновременность обновления данных во всех элементах внутримашинного ИО;
гибкость, т.е. адаптируемость элементов внутримашинного ИО к изменяющимся информационным потребностям специалистов предприятия;
реализуемость — обеспечение требуемой степени сложности структуры внутримашинного ИО;
релевантность внутримашинного информационного обеспечения, под которой подразумевается способность системы осуществлять поиск и выдавать информацию, точно соответствующую запросам специалистов предприятия; удобство языкового интерфейса, позволяющее быстро формулировать запросы к информационным ресурсам;
разграничение прав доступа, т.е. определение для каждого специалиста доступных данных и видов операций над ними.
Внутримашинное ИО информационных технологий можно рассматривать как информационную базу предприятия, элементы которой подлежат накоплению, хранению, поиску, преобразованию, выдаче в установленном порядке, а также использованию в управленческой деятельности.
Информационная база — совокупность данных, организованная определенным способом и хранимая в памяти вычислительной системы для удовлетворения информационных потребностей управленческих процессов и решаемых задач.
Данные во внутримашинном ИО организуются на двух уровнях — логическом и физическом.
Физическая организация данных определяет способ размещения данных непосредственно на машинном носителе информации. В современном прикладном программном обеспечении этот уровень организации данных поддерживается автоматически без вмешательства пользователя.
Логическая организация данных зависит от используемых программных средств манипулирования данными и определяет способ взаимодействия пользователя с информацией при работе в определенном программном продукте. Логически данные организуются в соответствии с определенной моделью, которая устанавливает правила размещения данных и определяет возможные операции над ними.
Модель данных — совокупность взаимосвязанных структур данных и операций над этими структурами.
Вид модели и используемые в ней типы структур данных отражают концепцию организации и обработки данных. При этом для размещения одной и той же информации во внутримашинном информационном обеспечении могут быть использованы различные структуры и модели данных, выбор которых возлагается на пользователя, создающего информационную базу, и зависит от многих факторов, к которым относятся уровень технического обеспечения, класс программного обеспечения, сложность решаемых задач и объемы информации.
Существуют различные способы организации информационной базы — совокупность локальных файлов, поддерживаемых функциональными пакетами прикладных программ, и организация информации в виде баз данных, основывающаяся на использовании универсальных программных средств загрузки, хранения, поиска и ведения данных, т.е. инструментальных средств манипулирования этими данными. При этом в случае файловой организации данных в виде локальных файлов с документальной информацией трудно обеспечить актуальное состояние данных, их достоверность и непротиворечивость. Поэтому пофайловый подход в создании информационной базы на основе локальной организации данных используется при незначительных объемах информации. Такая организация данных позволяет быстро и удобно манипулировать информацией в файлах, не требует жесткой привязки к программам, однако затруднительна при корректировках данных и программ и имеет ориентацию на отдельные несложные задачи. Локальный способ организации данных не предусматривает установления связи между файлами, исключает организацию диалога пользователя с ПК.
Формализация пофайлового подхода для хранения информации осуществляется за счет организации файловой структуры, которая представляет собой всю совокупность файлов, расположенных на запоминающих устройствах и машинных носителях информации, и взаимосвязей между ними.
Для обращения каждый файл должен иметь имя и расширение, уточняющее его назначение: .ехе, .сот — программные (исполняемые) файлы; .dbf — файлы баз данных; .doc, .txt, .rtf— текстовые файлы; .bmp, .gif, jpg — графические файлы; .wav, .трЗ — звуковые файлы; .avi, .mpeg — видеофайлы и т.д. Имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается программой автоматически при его создании. При именовании файлов разрешается использовать до 255 символов национальных алфавитов, пробелы и другие знаки, за исключением девяти, к которым относятся: / \ :*?«<> |. В имени файла допустимо использовать несколько точек. Расширением считаются все символы, стоящие после последней точки.
Все файлы внутримашинного ИО можно классифицировать по различным признакам, представленным на рис. 7.1.
Рис. 7.1. Классификация файлов внутримашинного ИО
1. По функциональной направленности файлы группируются по семантическому признаку, определяемому конкретными задачами функциональных подсистем ИТ. Например, в составе внутримашинного ИО можно выделить файлы, относящиеся к управлению производством, финансами, маркетингом, снабжением, кадрами.
2. По роли в информационных технологиях обработки информации файлы классифицируются на входные, основные, справочные, рабочие, промежуточные, служебные, архивные и результатные:
входные создаются с первичных документов для ввода данных или обновления основных файлов;
основные составляют основу файловой структуры внутримашинного ИО. Они содержат всю информацию для решения функциональных задач предприятия и ответов на запросы. Основные файлы периодически проверяются на длительность хранения. По окончания срока хранения файлы передаются в архив;
рабочие создаются для решения задач путем выборки данных из нескольких основных файлов с целью сокращения времени обработки данных. Если данные рабочих файлов используются достаточно часто, то они переносятся в основные;
промежуточные образуются в результате решения задач, передаются на хранение с целью их дальнейшего использования;
служебные предназначаются для ускорения поиска информации в файлах и включают в себя справочники, индексные файлы, каталоги и т.д.;
архивные содержат ретроспективные данные из основных файлов, которые используются для решения аналитических задач и отражают динамику изменения производственных процессов предприятия. Архивные данные могут также использоваться для восстановления информации при разрушении;
результатные предназначаются для вывода на печать или передачи по каналам связи и не подлежат долговременному хранению.
3. По назначению выделяют файлы, которые используются для решения различных управленческих задач. К ним относятся файлы с плановой, учетной, отчетной, аналитической и другой информацией.
4. По степени стабильности (неизменяемости) информации в течение определенного периода выделяют файлы с условно-постоянной и оперативной информацией. Критерием отнесения информации к разряду условно-постоянной является коэффициент стабильности KCTi, который рассчитывается по формуле:
KCTi == NHi/NOi
где NHi— число неизменившихся записей за рассматриваемый период в i-м файле; NQi — общее число записей файла в начале рассматриваемого периода в i-м файле.
Если KCTi более 0,6, то информация в файле условно-постоянная.
К условно-постоянным относятся файлы с нормативной, расценочной и справочной информацией:
нормативные файлы содержат нормы и нормативы, регламентирующие производственно-хозяйственную деятельность предприятия. Основой для создания таких файлов служат карты технологических процессов, материальные спецификации, карты норм расхода материалов и т.д.;
расценочные файлы включают стоимость материалов, готовых изделий и запасных частей и т.д. Эти файлы разрабатываются на основе прайс-листов и других документов. В них содержатся сведения о наименованиях объектов, их кодах, ценах и другие признаки;
справочные файлы создаются по различным участкам учета и содержат справочно-группировочные признаки, которые собираются из первичных документов. Справочные файлы отражают все элементы материального производства и, как правило, содержат информацию классификаторов и сведения об элементах производственной сферы, например о ценах, структуре изделий, кадровом составе и т.д.
К оперативным относятся файлы, которые содержат переменную информацию, изменяющуюся в результате происходящих на производстве и в управлении предприятием процессов. Такие файлы создаются по работникам, объектам основных средств производства и технологического оборудования. Они содержат различные данные, например, о структуре изделий, корреспонденцию бухгалтерских счетов, виды удержаний и т.д. и создаются на основании сведений, получаемых из первичных документов и по телекоммуникационной системе.
5. По типу организации данных выделяют файлы, различающиеся по структурам записи информации:
.линейная (одноуровневая) структура данных характерна для файлов с информацией, организованной в последовательные и простые списки, в которых адрес элемента однозначно определяется его номером в массиве. Например, список товаров, имеющий порядковые номера;
. табличная структура (таблица данных, матрица данных) представляет собой упорядоченные структуры, в которых адрес элемента данных определяется номером строки и номером столбца, на пересечении которых находится ячейка, содержащая искомый элемент данных;
иерархическая структура характеризуется тем, что адрес каждого элемента данных определяется путем доступа (маршрутом), ведущим от вершины структуры к данному элементу. Средством эффективного доступа к информации в файлах является индексирование, которое облегчает процедуры поиска файла по заданным параметрам.
Индексирование — выражение главного содержания текста какого-либо документа в терминах языка информационно-поисковой системы. Применяется для облегчения поиска нужного документа среди множества других.
Для реализации процесса индексирования в офисных программах при пофайловом подходе хранения информации существует так называемая служба индексирования, которая извлекает сведения из набора документов и собирает их в структуру, обеспечивающую быстрый и удобный доступ к этим сведениям с помощью команды поиска, формы запроса службы индексирования или обозревателя. Эти сведения могут включать текст (содержимое) документа, характеристики и параметры (свойства) документа, такие как имя автора. После создания индекса можно искать (или запросить) в нем документы, содержащие ключевые слова, фразы или свойства. Например, можно запросить все документы, содержащие слово «счет», либо все файлы, созданные определенным автором.
Служба индексирования может автоматически индексировать Файлы .html, текстовые файлы, файлы MS Office, файлы электронной почты и любые другие файлы, для которых имеется фильтр документа, т.е. программный компонент отбора отображаемой или выделенной информации о задаче и ресурсе. В процессе индексирования из файла извлекаются и сохраняются значения свойств документа, содержание, сохраняется путь к документу. Предложения, содержащиеся в файле, разбиваются на отдельные слова, из которых убираются предлоги, междометия, вспомогательные глаголы, т.е. все не значащие данные. Оставшиеся слова и путь к документу вновь сохраняется в соответствующем файле службы индексирования.
Поиск файлов осуществляется отправкой запросов службе индексирования, которая, просматривая индекс, ищет документы, соответствующие критериям запроса, и возвращает список соответствующих запросу документов пользователю или приложению, пославшему запрос (рис. 7.2).
В дополнение к запросу по содержанию можно сделать запрос по свойствам файлов. Эти свойства включают размер файла, даты создания и изменения, имя файла, авторов файла и т.д. Можно также сделать запрос по текстовым свойствам (имя файла и автор) и числовым свойствам (размер и дата изменения) и т.д.
Файлы физически реализуются как участки памяти на внешних носителях. Каждый файл занимает некоторое количество блоков дисковой памяти, которые воспринимаются операционной системой как единое целое — кластер. Минимальный размер кластера — 512 байт. Поскольку используется двоичная система счисления, то размеры кластеров кратны степени цифры 2.
Рис. 7.2. Форма запроса службы индексирования в Windows
Порядок хранения файлов организуется установленной файловой системой, которая определяет формат физического хранения файлов, т.е. где и каким образом на носителе будут записаны файлы, также предоставляет операционной системе доступ к этим файлам.
Файловая система — это методы и структуры данных, которые используются операционной системой для хранения файлов на диске или в его разделе.
Конкретная файловая система определяет размер имени файла (папки), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла, которые представляют собой совокупность байтов, выделяющих файл из множества других файлов. К атрибутами файла относятся: имя файла и тип содержимого, дата и время создания файла, имя владельца файла, размер файла, права доступа к файлу, метод доступа к файлу.
Имя файла регистрируется в каталоге, который представляет собой список, оглавление, составленное с целью облегчения поиска файлов по его имени. Каталог можно просматривать, переименоввать зарегистрированные в нем файлы, переносить их содержимое на новое место и удалять.
В зависимости от типа каталога выделяют два вида обслуживающих файловых систем — одноуровневую и иерархическую (многоуровневую).
Одноуровневая файловая система обслуживает внешние запоминающие устройства и машинные носители информации с небольшим количеством файлов (до нескольких десятков). В этом случае каталог представляет собой линейную последовательность имен файлов. Для отыскания файла достаточно указать лишь его имя. В настоящее время такие файловые системы используются достаточно редко.
Иерархическая (многоуровневая) файловая система имеет «древовидную» структуру (вид перевернутого дерева). В этом случае один каталог входит в состав другого, внешнего по отношению к нему. Таким образом, каждый каталог может содержать внутри себя множество файлов и вложенных каталогов (подкаталогов). Каталог самого верхнего уровня, который не вложен ни в какой другой каталог, называется корневым каталогом. Чтобы найти файл в иерархической Файловой системе, необходимо указать путь к файлу, куда входят записываемые через разделитель «slash» (\) логическое имя диска и последовательность имен вложенных друг в друга каталогов, в последнем из которых находится нужный файл. Например, С:\ Формы\3НДФЛ. Путь к файлу вместе с именем файла называют полным именем файла, например, С:\Формы\ЗНДФЛ\Иванова.хls.
В интегрированной графической среде Windows вместо каталогов используется термин «папка», под которой понимается объект, предназначенный для объединения файлов и других папок в группы. Термин «папка» (англ. folder) был введен для представления объектов файловой системы в графическом пользовательском интерфейсе путем аналогии с офисными папками. Он был впервые использован в Mac OS, а в системах семейства MS Windows он появился с выходом Windows 95. Термин «папка» в настоящее время используется в большом числе прикладных программ и операционных систем. Папка находящаяся в другой папке, называется подпапка или вложенная папка. Все вместе папки на ПК образуют иерархическую структуру представляющую собой дерево каталогов (рис. 7.3).
Рис. 7.3. Пример каталога иерархической (многоуровневой) файловой системы
Используя файловую систему, пользователь может последовательно просматривать на экране содержимое папок, продвигаясь по дереву файловой структуры вниз или вверх. При этом файловая система обеспечивает доступ к информации, записанной на винчестер или машинный носитель, по имени файла и распределяет дисковое пространство между файлами. Для выполнения этих функций файловая система хранит не только информацию пользователя, но и свою собственную служебную информацию в служебных областях диска, где располагается список всех файлов и каталогов, а также различные дополнительные справочные таблицы, служащие для повышения скорости работы файловой системы. К файловой системе имеет доступ также и любая прикладная программа, для чего во всех языках программирования имеются специальные процедуры.
Структура файловой системы и структура хранения данных на носителях информации определяет удобство работы пользователя, скорость доступа к файлам и т.д. Для накопителей на жестких магнитных дисках и машинных носителей информации в ПК в данный момент наиболее распространены две файловые системы — FAT (File Allocation Table — Таблица Размещения Файлов) и NTFS (New Technology File System — Файловая Система Новой Технологии).
Первая развитая файловая система FAT была разработана Биллом Гейтсом и Марком Макдональдом в 1977 г. Она использовалась в качестве основной файловой системы в операционных системах DOS и MS Windows (до версии Windows ME).
В настоящее время существует четыре версии FAT— FAT12, FAT16, FAT32 и exFAT. Они отличаются количеством бит, отведенных для хранения номера кластера.
FAT12 применяется в основном для дискет и используется достаточно редко, FAT16 — для дисков малого объема, а exFAT преимущественно для флэш-накопителей. Максимальный размер кластера, который поддерживается в FAT, составляет 64Кб.
FAT16 впервые была представлена в ноябре 1987 г. Индекс 16 в названии показывает, что для номера кластера используется 16 бит. Вследствие этого максимальный объем раздела диска (тома), который может поддерживать эта система, равен 4Гб.
Позже, с развитием технологий и появлением дисков объемом более 4Гб, появилась файловая система FAT32. Она использует 32-разрядную адресацию кластеров и появилась вместе с Windows 95 OSR2 в августе 1996 г. FAT32 поддерживает размер тома в 128Гб и позволяет присваивать длинные имена файлам.
NTFS — стандартная файловая система для семейства операционных систем MS Windows была представлена 27 июля 1993 г. вместе с Windows 3.1. NTFS разработана на основе файловой системы HPFS (High Performance File System — Высокопроизводительная Файловая Система), создававшейся Microsoft совместно с IBM для операционной системы OS/2.
К основным особенностям NTFS можно отнести встроенные возможности разграничивать доступ к данным для различных пользователей и групп пользователей, функцию назначения квоты (ограничения на максимальный объем дискового пространства, занимаемый теми или иными пользователями), использование системы журнализации для повышения надежности файловой системы.
Журнализация — процесс записи информации о происходящих с каким-то объектом (или в рамках какого-то процесса) событиях в журнал (например, в файл).
В настоящее время существует большое количество разнообразных файловых систем, используемых для различных операционных систем, устройств внешней памяти, типов средств вычислительной техники, различных видов доступа к информации и т.д. Кроме того файловая система не обязательно напрямую связана с физическим носителем информации. Существуют виртуальные файловые системы, а также сетевые файловые системы, которые являются лишь способом доступа к файлам, находящимся на удаленном компьютере.
Основные функции любой файловой системы ориентированы на решение следующих задач:
именование файлов;
поддержка программного интерфейса работы с файлами для приложений;
отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;
организация устойчивости файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств;
поддержка содержания параметров файла, необходимых для правильного его взаимодействия с другими объектами системы, например с приложениями и т.д.
В многопользовательских файловых системах дополнительно решаются задачи защиты файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя, а также обеспечения совместной работы с файлами, например, при открытии файла одним из пользователей для других этот же файл временно будет доступен в режиме «только чтение».
Файловые системы используются в основном для хранения слабо структурированных данных или в тех случаях, когда детализацию их логической структуры целесообразно оставить исполнительной программе. Однако для эффективного функционирования информационных технологий в менеджменте такой подход в организации хранения данных не является оптимальным по следующим основным причинам:
ориентированностью информационной технологии в менеджменте на хранение и модификацию постоянно существующих данных, а не единично или временно используемых;
необходимостью взаимообмена информацией между информационными технологиями различных предприятий, которая требует унификации в формализации представления данных;
сложностью структуры данных в ИТ, поэтому организация обеспечения к ним оперативного доступа требует более развитых средств манипулирования при их обработке и хранении;
необходимостью использования одной и той же информации в различных прикладных программных продуктах для решения функциональных задач предприятия;
необходимостью частого изменения и модернизации отдельных прикладных программных продуктов при практически не изменяющейся структуре данных.
Тем не менее локальные файлы вследствие специализации структуры данных под задачи достаточно широко используются в ИТ, так как обеспечивают, как правило, более быстрое время обработки информации. Однако недостатки пофайловой организации данных, связанные с большим дублированием информации во внутримашинном ИО и как следствие несогласованностью данных в разных приложениях, а также негибкостью доступа к информации, перекрывают указанные преимущества. Поэтому организация локальных файлов может применяться только в специализированных приложениях, требующих очень высокой скорости реакции при импорте необходимых данных.