Структура и пользователи АИС

Обобщенная структуру АИС приведена на рис. 2.

×××

Пk

П1

×××

Пn

Пk+1

×××

Пm

Пn+1

Модуль диалогового взаимодействия

Программа на языке СУБД

Программа на других языках программирования

Модуль обработки запросов

Интерфейс вызовов

Утилита администратора БД

Администратор БД

Модуль доступа к данным

БД

СУБД

АИС

Рис. 2.

Назначение модулей АИС.

 

В теории баз данных классической является трехуровневая архитектура базы данных, приведенная на рис. 3.

 

Рис. 3.

Подсхема – пользовательское представление ПО.

Внешний уровень предназначен для наиболее полного представления информации о ПО пользователям.

Концептуальный уровень – это общее, логическое представление ПО. Он предназначен для формирования общей, логически непротиворечивой модели ПО.

Внешний и концептуальный уровни составляют логическую организацию БД и по сути являются виртуальными (воображаемыми).

Физический уровень определяет структуры данных в области хранения информации и методы доступа к данным. Он предназначен для реальной организации, хранения и доступа к данным.

Пользователями АИС являются различные подразделения и люди, решающие конкретные задачи и выступающие при взаимодействии с системой в определенных ролях.

Конечные пользователи – люди, для удовлетворения информационных потребностей которых предназначена АИС.

Администратор базы данных (АБД) – подразделение или человек, который не являясь владельцем данных, хранимых и обрабатываемых в АИС, обеспечивает работоспособность системы.

Обслуживающий персонал – подразделения, осуществляющие техническое, программное и информационное сопровождение АИС.

 

Классификация АИС

Наиболее общие классификации АИС осуществляется по набору реализуемых функций, по типу обрабатываемой информации и по способу организации информационного фонда.

По набору реализуемых функций выделяют информационно-поисковые системы, информационно-справочные системы, системы обработки данных, интеллектуальные информационные системы и др.

Информационно-поисковая система (ИПС) – это АИС, в которых подавляющее большинство запросов связано с выдачей информации пользователям. Причем информация, выдаваемая пользователям, представляется в том же виде, в каком она вводилась в систему. Таким образом, ИПС ориентированы на извлечение информации, удовлетворяющей (релевантной) поисковому критерию, а не на изменение информационного фонда и дополнительную обработку данных.

Информационно-справочная система (ИСС) – в этих АИС запросы на поиск и модификацию данных соотносятся как 3: 1. Имея организацию ИФ хорошо ориентированную на поиск и модификацию данных, ИСС позволяют выдавать информацию в виде различных отчетов и справок с использованием несложной арифметической обработки данных.

Система обработки данных (СОД) кроме поиска и модификации данных предоставляет широкие возможности математической обработки данных (например, вычисление вторичных данных по аналитическим выражениям, поддержка многоуровневой системы обобщения и укрупнения параметров и др.).

Интеллектуальная информационная система (ИИС) является наиболее сложной АИС. В ИИС информация представляется в виде знаний, включающих: факты – информация о конкретных объектах, процессах и явлениях реального мира, правила вывода, отражающие различные закономерности в ПО и позволяющие порождать новые факты (следствия). Наличие знаний позволяет ИИС генерировать и выдавать информацию пользователям, которая в явном виде не вводилась в систему, а является следствием содержимого ИФ.

По типу обрабатываемой информации различают документальные, графические, фактографические и мультимедийные АИС.

В документальной АИС объектами накопления, хранения и обработки являются текстовые документы. В таких системах может производиться семантический (смысловой) анализ документов типа реферирования и аннотирования. В настоящее время не существует полной формальной теории естественного языка, поэтому семантическая обработка текстовой информации выполняется весьма приближенно.

В графических АИС объектами накопления, хранения и обработки являются графические изображения объектов и связей между ними. При этом изображения могут быть представлены либо в пикселной (точечной) форме или в виде определенным образом расположенных геометрических фигур. Так как графические изображения требуют для представления существенно большего объема памяти, то обработка графической информации до недавнего времени была крайне ограниченной.

Фактографические АИС хранят и обрабатывают сведения об объектах предметной области, представленные в виде сообщений строго регламентированной структуры и имеющих простой смысл. При этом предполагается, что предметная область – это совокупность объектов, для каждого из которых можно указать набор характеризующих его существенных свойств, а каждое свойство может проявиться в виде одно из конечного числа значений. Существенно, что для описания моделируемой ПО должно быть достаточно описание конечного числа объектов. Между объектами и характеризующими их свойствами могут быть любые связи и отношения, которые необходимо учитывать в описании предметной области.

В мультимедийных АИС, кроме перечисленных выше видов информации, могут использоваться звуковая информация, видеофильмы, различные специальные эффекты и др. Наличие такой разнообразной информации требует АИС специализированными устройствами для восприятия и воспроизведения такой информации, а также существенно усложняет алгоритмы обработки данных.

По способу организации информационного фонда различают АИС с файловой системой, прикладной БД, предметной БД и с хранилищем данных.

В Файловой системе файл данных описывает группу однотипных объектов ПО и представляет собой набор записей одинаковой структуры. Каждая запись описывает один объект или взаимосвязанную совокупность объектов ПО. Файловая система является частью прикладного программного обеспечения, что приводит к многократному дублированию информации в различных системах и требует очень больших затрат на модификацию и поддержку согласованности данных. Кроме этого, при разработке новых приложений невозможно использовать уже имеющуюся информацию.

Первым шагом к интеграции ИФ и выделения его в самостоятельную подсистему явились прикладные БД.

Прикладная БД обеспечивает интеграцию данных нескольких прикладных программ в рамках решения конкретной задачи. В прикладной БД структуры данных ориентированы на решение конкретной задачи, поэтому они позволяют снизить уровень дублирования данных, а для обеспечения доступа к данным используются самостоятельные программные модули. Но это не устраняет всех недостатков, свойственных файловым системам.

Предметные БД являются универсальным хранилищем данных, не зависящим от решаемых задач и ориентированным на точное и полное описание ПО. Достоинства предметных БД:

- стабильность БД и простота разработки новых приложений;

- минимальная избыточность данных;

- минимальные затраты на ведение БД;

- синхронность изменений данных для всех пользователей.

Недостатки предметных БД:

- возникла необходимость создания специального подразделения – службы администратора БД;

- необходима защита информации от разрушений при сбоях оборудования – обеспечение физической целостности БД. Это достигается ведением системного журнала, в который записываются все запросы на изменение БД, начиная с некоторого момента, и возможностью восстановления текущего состояния БД на основе последней копии и системного журнала;

- требуется защита данных от некорректных обновлений – обеспечение логической целостности БД. Для этого задаются различные ограничения на данные и связи между ними, проверка которых выполняется во время модификации данных;

- необходима защита БД от несанкционированного доступа других пользователей. Основное средство обеспечения этой защиты состоит в том, что каждому пользователю предоставляется доступ не ко всей БД, а лишь к некоторой, определенной администратором БД, части данных;

- требуется механизм разрешения коллизий при одновременном обращении нескольких пользователей к одним и тем же данным. Для этого используется блокировка файла, записи или отдельного поля на время модификации данных;

- необходимость проектирования БД, заключающаяся в разработке структуры данных, определения ограничений целостности, удовлетворения всему множеству требований пользователей и среды реализации.

Хранилищем данных называются предметно ориентированные, интегрированные, неизменчивые, поддерживающие хронологию наборы данных, организованные с целью поддержки управления, призванные выступать в роли единого и единственного источника истины, обеспечивающего менеджеров и аналитиков достоверной информацией, необходимой для оперативного анализа и принятия решений. Таким образом, хранилища данных призваны обеспечить для организации единый образ существующей реальности.

Хранилища данных ориентированы:

- на обеспечение интегрированного взгляда на сложный объект управления в целом;

- на комплексный анализ собранных о нем сведений;

- на извлечение из огромного объема детализированных данных некоторой полезной информации - знаний о закономерностях его развития.

Базой данных системы реального времени (БДРВ) называется база данных, обработка данных в которой, происходит на основе принципов реального времени. БДРВ должна обеспечивать синхронизацию и репликацию данных, а также осуществлять резервирование для обеспечения отказоустойчивости в реальном масштабе времени. БДРВ широко применяются в системах промышленной автоматизации (АСУ ТП).

 

Модели жизненного цикла АИС

Жизненный цикл АИС – это период создания и использования ИС, начиная с момента возникновения потребности в ИС и заканчивая моментом ее уничтожения (полного выхода из эксплуатации).

Жизненный цикл АИС включает следующие основные этапы:

1. Проектирование АИС.

2. Создание АИС.

3. Использование, сопровождение и модернизация АИС.

4. Утилизация АИС.

Этапы проектирования и создания составляют более общий этап разработки АИС.

Модели жизненного цикла АИС:

каскадная модель – предлагает переход на следующие этапы после полного осуществления работ по предыдущему этапу. Модель демонстрирует классический подход в любых прикладных областях;

итерационная модель – поэтапная модель с промежуточным контролем и циклами обратной связи. Преимущество данной модели – поэтапные корректировки, которые обеспечивают меньшую трудоемкость по сравнению с каскадной. Однако время жизни каждого из этапов растягивается на весь период разработки;

спиральная модель – данная модель делает упор на начальные этапы анализа и проектирования. Эта модель представляет собой итерационный процесс разработки, где каждая итерация (цикл), представляет собой законченный цикл разработки, приводящий к выпуску версии изделия (версии проекта ИС), который совершенствуется от итерации к итерации, чтобы стать значимой информационной системой. При этом каждый виток спирали соответствует каскадной модели создания АИС. Таким образом, проект АИС углубляется и последовательно конкретизируется до получения обоснованного варианта, который впоследствии и реализуется.