DataBase_lecture1

1.1.2. Інформаційні системи

Історія комп’ютерних інформаційних систем (систем комп’ютерного опрацювання інформації) починається на етапі з виникненням ідеї поширення засобів комп'ютерної техніки зі сфери наукових досліджень та інженерних розрахунків на процеси, які передбачають використання значного інформаційного ресурсу – управління, прийняття рішень, планування, аналітична та інформаційна діяльність, ведення архівів, картотек, бібліотек, тощо. Особливістю застосування комп’ютерних технологій у таких галузях є незначна, порівняно з науковими дослідженнями та інженерними розрахунками кількість обчислень, їх відносна простота, та необхідність накопичення, зберігання та повторного застосування великої кількості значень. Передумовами і факторами, що вплинули на розвиток наукових досліджень та прикладних розробок в цьому напрямі, зокрема, були такі:

1)Зацікавленість в застосуванні комп'ютерних засобів у таких сферах як виробництво, бізнес, економіка, фінанси, державне управління. Це, в свою чергу стимулювало наукові дослідження та практичні розробки для забезпечення потреб таких користувачів.

2)Створення зовнішніх пристроїв зберігання інформації з носіями, які мають можливість перезапису – магнітними дисками, барабанами, стрічками.

Такі засоби дозволили не лише накопичувати і зберігати значні обсяги даних, але й оперативно змінювати їх, оновлювати та доповнювати. Таким чином, виникла необхідність і можливість створення та розвитку нового напряму, пов'язаного з дослідженням та вирішенням проблем опрацювання інформації із застосуванням методів і засобів комп'ютерної техніки та створення на їх основі інформаційних систем. Сучасна комп'ютерна інформаційна система – це сукупність апаратних, програмних, мережних та інформаційних ресурсів, які в процесі свого сумісного функціонування забезпечують розв’язок кола задач з отримання, накопичення, збереження, передачі, перетворення, відображення інформації в певній галузі людської діяльності.

Основною метою створення ІС є задоволення інформаційних потреб користувачів шляхом надання необхідної їм інформації на основі збережених даних. Потреба в інформації як такій не вичерпує поняття інформаційних потреб. Звичайно в поняття інформаційних потреб включають певні вимоги до якості інформаційного обслуговування й поводження системи в цілому (продуктивність, актуальність і надійність даних, орієнтація на користувача та ін.). Під інформаційною системою розуміється організаційна сукупність технічних засобів, технологічних процесів і кадрів, що реалізують функції збору, обробки, зберігання, пошуку, видачі й передачі інформації. Необхідність підвищення продуктивності праці у сфері інформаційної діяльності приводить до того, що в якості зовнішніх засобів зберігання й швидкого доступу до інформації найчастіше використовуються засоби обчислювальної техніки (цифровий і аналоговий) на основі комп'ютерів. Сучасні ІС - складні комплекси апаратних і програмних засобів, технології й персоналу, які ще називають автоматизованими інформаційними системами. Структурно ІС містять у собі апаратне (hardware), програмне (software), комунікаційне (netware), проміжного шару (middleware), лінгвістичне й організаційнотехнологічне забезпечення.

Апаратне забезпечення ІС містить у собі широкий набір засобів обчислювальної техніки, передачі даних, а також цілий ряд спеціальних технічних пристроїв (пристрою графічного відображення інформації, аудио- і відеопристрою, засобу мовного уведення й т.д.). Апаратне забезпечення є основою будь-якої ІС. Комунікаційне (мережне) забезпечення містить у собі комплекс апаратних мережних комунікацій і програмних засобів підтримки комунікацій в ІС. Воно має істотне значення при створенні розподілених ІС й ІС на основі Інтернету. Програмне забезпечення ІС забезпечує

реалізацію функцій введення даних, їх розміщення на носіях, модифікації даних, доступ до даних, підтримку функціонування устаткування. Програмне забезпечення можна розділити на системне (яке завершує процес вибору апаратно-програмного рішення або платформи) і користувацьке (яке застосовується для вирішення завдань задоволення потреб користувача у комп'ютерному середовищі). Лінгвістичне забезпечення ІС призначене для вирішення завдань формалізації змісту повнотекстової і спеціальної інформації для створення пошукового образу даних (профілю). У класичному змісті звичайно воно включає процедури індексування текстів, їхню класифікацію і тематичну рубрикацію. Найчастіше ІС, що містять складно-структуровану інформацію, містять у собі тезауруси термінів і понять. Сюди можна віднести й створення процесорів спеціалізованих формальних мов кінцевих користувачів, наприклад, мов для маніпулювання бухгалтерською інформацією і т.д. Найчастіше працям з розроблення лінгвістичного забезпечення не надається належного значення. Подібні недогляди найчастіше призводять до несприйняття користувачами самої інформації. Це стосується в першу чергу вузько спеціалізованих ІС.

У міру зростання складності і масштабів ІС важливу роль починає відігравати організаційнотехнологічне забезпечення, що з'єднує різнорідні компоненти (апаратури, програми й персонал) у єдину систему й забезпечує процедури її керування й функціонування. Недооцінка цієї складової ІС найчастіше призводить до зриву строків впровадження системи й виведення її на виробничі потужності. На рис. 1.2 наведені функції ІС через її основні структурні компоненти.

Рис. 1.2 . Визначення інформаційної системи

Загальна архітектура інформаційних систем передбачає такі складові:

апаратне або технічне забезпечення (hardware) – набір технічних засобів, пристроїв та елементів, що утворюють фізичне середовище інформаційної системи та забезпечують технічну реалізацію її функцій;

програмне забезпечення (software) – множина програмних засобів для реалізації методів, алгоритмів, вирішень, сервісів які супроводжують і підтримують роботу формаційних систем; розрізняють програмне забезпечення загального користування (універсальне) – набір засобів склад та робота яких не залежить від застосування та завдань інформаційної системи (операційні системи, драйвери, утиліти, інструментальні засоби, бібліотеки програм), та прикладне (спеціалізоване) програмне забезпечення, до складу якого входять засоби вирішення конкретних задач у певній галузі;

мережне забезпечення (netware) – це специфічна категорія як апаратних, програмних та інших засобів, які забезпечують функціонування інформаційних систем у мережевих середовищах;

інформаційне забезпечення (data ware) – множина всіх значень, величин,показників, які застосовуються інформаційною системою у процесах її функціонування.

Якщо три перші складові архітектури інформаційних систем виконують роль засобів розв’язання задач, то інформаційне забезпечення поєднує в собі функції предмету, об’єкту, та результату застосування інформаційних систем. Загальну архітектуру інформаційних систем зображено на рис 1.3.

Інформаційні технології - розділ комп’ютерних наук, який вивчає принципи, методи та засоби побудови, функціонування та застосування інформаційних систем.

Технології баз даних реалізують один з методологічних та технологічних підходів до розв'язання проблем накопичення, зберігання, відтворення, перетворення інформаційних ресурсів комп'ютерних систем. База даних може бути реалізована лише на певній комп'ютерній платформі із застосуванням набору відповідних технічних та технологічних засобів.

Організація баз даних – розділ інформаційних технологій, що вивчає один з напрямів створення та застосування інформаційного забезпечення, що використовує принципи і технології баз даних.

Рис 1.3. Архітектура сучасних інформаційних систем

Можна виділити декілька еволюційних етапів розвитку концептуальних, методологічних та технологічних засад організації інформаційного забезпечення комп’ютерних систем. Вони відображають відповідний рівень методів та засобів опрацювання інформаційних ресурсів комп’ютерних систем.

Інформаційні системи на основі файлових структур

У таких системах основним засобом зберігання даних є система файлів, порядок організації та опрацювання яких, визначається засобами операційної системи. Загальна архітектура систем на основі файлових структур може бути описана таким чином (див.рис. 1.3). Особливістю такої архітектури є те, що всі дії з організації та опрацювання інформаційного ресурсу виконуються безпосередньо прикладною програмою. Такий безпосередній зв'язок між програмним та інформаційним забезпеченням ставить їх у тісну залежність, і будь які зміни як у даних так і у процесах їх застосування обов’язково мають виконуватись паралельно. Системи на основі прикладних баз даних будуються за архітектурою, що умовно показана на рис 1.4. Характерним для систем з такою організацією інформаційного забезпечення є використання бази даних та системи управління базами даних (СУБД), яка

забезпечує підтримання інтерфейсу між даними та прикладним програмним забезпеченням, роблячи ми їх незалежними, певною мірою, одне від одного. Прикладна база даних створюється для накопичення та збереження множини даних, призначених для одного або кількох споріднених застосувань.

Рис 1.4. Архітектура інформаційних систем на основі файлових структур

Інформаційні системи на основі предметних баз даних відрізняються тим, що інформаційне забезпечення, на відміну від прикладних баз даних, організується з огляду на властивості об’єктів та процесів, які фігурують в колі застосування інформаційної системи, і забезпечують розв’язання низки різнопланових задач, що застосовують пов’язані між собою дані. Загальна архітектура таких систем показана на рис. 1.9. Як видно з рисунку, принциповою відмінністю інформаційного забезпечення таких систем є мультизадачний та багатокористувальницький режими роботи з базою даних. Це, в свою чергу, відображається на методиці та принципах побудови бази даних та технологією її використання.

Інформаційні системи на основі інтегрованих (корпоративних) баз даних.

Інтегрована база даних поєднує у спільному середовищі зберігання та опрацювання декілька незалежних предметних баз даних. Для доступу до даних та їх опрацювання застосовується єдина система управління базами даних. Загальну архітектуру таких систем подано на рис

1.7.

Рис 1.6. Архітектура інформаційних систем на основі прикладних баз даних

Кожна предметна база даних, що входить до інтегрованої описує власну підмножину даних, але доступ до них та можливості використання мають всі користувачі інформаційної системи. Інтегровані бази даних застосовують у системах крупного масштабу, кі потребують одночасного опрацювання великих обсягів різноманітних даних поєднаних спільним застосуванням.

Інформаційні системи на основі розподілених баз даних.

Розподілена база даних поєднує множину незалежних баз даних, кожну з яких за реалізовано власною технологіє і власним форматом. Для обєднання цих автономних компонентів застосовується система управління розподіленими базами даниз, що виконує роль інтегрованого інтерфейсу доступу до окремих предметних баз даних. Основним місцем застосування інфорційних систем на основі розподілених баз даних є корпоративні, регіональні та глобальні інформаційні мережі, зокрема Web. Загальну архітектуру таких систем подано на рис. 1.9.

Рис 1.7. Архітектура інформаційних систем на основі предметних баз даних

Отже, сучасна комп’ютерна інформаційна система – це складний багатофункціональний комплекс засобів вирішення проблем у певній галузі. Основним предметом, об’єктом і результатом її діяльності є інформаційний ресурс, одним з головних способів організації якого є бази даних різноманітних типів – прикладні, предметні, інтегрованя, чи розподілені.

Рис 1.8. Архітектура інформаційних системна основі інтегрованих баз даних

Рис 1.9. Архітектура інформаційних систем на основі розподілених баз даних

B. Приклади

Приклад 1.1 До складу апаратного забезпечення комп'ютерної інформаційної системи можуть входити, зокрема такі елементи:

комп'ютер, який виконує функції сервера мережі для зберігання даних та програм загального користування;комп'ютери – робочі станції користувачів;засоби друку;засоби відображення і візуалізації інформації;

засоби накопичення та збереження інформації (CD/DVD – диски,

дискети, Flash – носії, тощо).

Приклад 1.2 Програмне забезпечення комп'ютерної інформаційної системи складають:

операційні системи;

прикладні програми для вирішення конкретних задач;програми – утиліти для виконання допоміжних операцій;драйвери різноманітних технічних пристроїв.

Приклад 1.3 До складу інформаційного забезпечення комп'ютерної інформаційної системи входять:

файли різного формату для збереження документів, електронних таблиць, електронних листів, зображень, результатів виконання програм, тощо;бази даних для накопичення, зберігання, застосування відомостей про

об'єкти і процеси які є предметом застосування інформаційної системи та їх властивості, наприклад, читачів бібліотеки, книги, якими володіє бібліотека, отримання та повернення книг читачами.

Приклад 1.4. Комп'ютерна інформаційна система бібліотеки.

Інформаційне забезпечення такої системи зберігає відомості про книжковий та періодичний фонди бібліотеки, читачів, відомості про

отримання читачами книг чи інших видань. Порядок функціонування системи може бути таким:

читач знаходить в електронному каталогу потрібні видання;формує замовлення на їх отримання та пересилає бібліотекареві;бібліотекар по мірі надходження замовлень визначає можливість їх виконання, отримує у сховищі потрібні видання та реєструє їх видачу на певний термін конкретному читачеві;при поверненні книги, бібліотекар у відповідну позицію електронного

формуляру вносить відмітку про повернення книг читачем.

Така комп'ютерна інформаційна системи дозволяє, окрім реєстрації фактів отримання чи повернення книг, виконувати певні аналітичні функції:визначати активність читачів;визначати заборгованості читачів з повернення видань;

визначати кількість та перелік видань, які знаходяться у користуванні;

визначати потребу та інтенсивність використання видань;формувати замовлення та отримання книг чи періодики.

Приклад 1.5. Комп'ютерна інформаційна система приймальної комісії університету.

У складі інформаційного забезпечення такої системи містяться відомості про абітурієнтів, їх особисті дані, напрями та спеціальності навчального закладу, про предмети, з яких складаються вступні іспити, час, місце проведення іспитів, результати складання іспитів абітурієнтами. Система дозволяє розв'язувати, зокрема, такі завдання:

реєструвати документи абітурієнтів;формувати групи та потоки для складання вступних іспитів;

реєструвати результати складання іспитів абітурієнтами;визначати конкурс та прохідний бал на напрями вступу;формувати списки абітурієнтів до зарахування;виконувати аналіз результатів вступу, конкурсу, якості складання іспитів.