Выбор информационной системы и символов для придания сообщению определенной формы называется
Воспринимая информацию с помощью органов чувств, человек стремится зафиксировать ее так, чтобы она стала понятной и другим, представляя ее в той или иной форме.
Музыкальную тему композитор может наиграть на пианино, а затем записать с помощью нот. Образы, навеянные все той же мелодией, поэт может воплотить в виде стихотворения, хореограф выразить танцем, а художник — в картине.
Форма представления информации очень важна при ее передаче: если человек плохо слышит, то передавать ему информацию в звуковой форме нельзя; если у собаки слабо развито обоняние, то она не может работать в розыскной службе. В разные времена люди передавали информацию в различной форме с помощью: речи, дыма, барабанного боя, звона колоколов, письма, телеграфа, радио, телефона, факса. Независимо от формы представления и способа передачи информации, она всегда передается с помощью какого-либо языка. На уроках математики вы используете специальный язык, в основе которого — цифры, знаки арифметических действий и отношений. Они составляют алфавит языка математики. На уроках физики при рассмотрении какого-либо физического явления вы используете характерные для данного языка специальные символы, из которых составляете формулы. Формула — это слово на языке физики. На уроках химии вы также используете определенные символы, знаки, объединяя их в «слова» данного языка. Существует язык глухонемых, где символы языка — определенные знаки, выражаемые мимикой лица и движениями рук. Основу любого языка составляет алфавит — набор однозначно определенных знаков (символов), из которых формируется сообщение.Языки делятся на естественные (разговорные) и формальные.Алфавит естественных языков зависит от национальных традиций. Формальные языки встречаются в специальных областях человеческой деятельности (математике, физике, химии и т. д.). В мире насчитывается около 10 000 разных языков, диалектов, наречий. Многие разговорные языки произошли от одного и того же языка. Например, от латинского языка образовались французский, испанский, итальянский и другие языки.
Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена информация.
В процессе развития человеческого общества люди выработали большое число языков. Примеры языков:
Язык –– это знаковая система, используемая для целей коммуникации и познания. Основой большинства языков является алфавит – набор символов, из которых можно составлять слова и фразы данного языка.
Все языки можно разделить на естественные и искусственные.
Естественными называются “обычные”, “разговорные” языки, которые складываются стихийно и в течение долгого времени. История каждого такого языка неотделима от истории народа, владеющего им. Естественный язык, предназначенный, прежде всего, для повседневного общения, имеет целый ряд своеобразных черт:
Основными функциями естественного языка являются:
Искусственные языки создаются людьми для специальных целей либо для определенных групп людей: язык математики, морской семафор, язык программирования. Характерной особенностью искусственных языков является однозначная определенность их словаря, правил образования выражений и правил придания им значений.
Любой язык –– и естественный и искусственный –– обладает набором определенных правил. Они могут быть явно и строго сформулированными (формализованными), а могут допускать различные варианты их использования.
Формализованный(формальный) язык –– язык, характеризующийся точными правилами построения выражений и их понимания. Он строится в соответствии с четкими правилами, обеспечивая непротиворечивое, точное и компактное отображение свойств и отношений изучаемой предметной области (моделируемых объектов).
В отличие от естественных языков формальным языкам присущи четко сформулированные правила семантической интерпретации и синтаксического преобразования используемых знаков, а также то, что смысл и значение знаков не изменяется в зависимости от каких-либо прагматических обстоятельств (например, от контекста).
Большинство формальных языков (созданных конструкций) строится по следующей схеме. сначала выбираетсяалфавит, или совокупность исходных символов, из которых будут строиться все выражения языка; затем описываетсясинтаксис языка, то есть правила построения осмысленных выражений. Буквами в алфавите формального языка могут быть и буквы алфавитов естественных языков, и скобки, и специальные знаки и т.п. Из букв, по определенным правилам можно составлять слова и выражения. Осмысленные выражения получаются в формальном языке, только если соблюдены определенные в языке правила образования. Для каждого формального языка совокупность этих правил должна быть строго определена и модификация любого из них приводит чаще всего к появлению новой разновидности (диалекта) этого языка.
Формальные языки широко применяются в науке и технике. В процессе научного исследования и практической деятельности формальные языки обычно используются в тесной взаимосвязи с естественным языком, поскольку последний обладает гораздо большими выразительными возможностями. В то же время формальный язык является средством более точного представления знаний, чем естественный язык, а следовательно, средством более точного и объективного обмена информацией между людьми.
Формальные языки часто конструируются на базе языка математики. Веком бурного развития различных формальных языков можно считать XX век.
С точки зрения информатики, среди формальных языков наиболее значительную роль играют формальный язык логики(язык алгебры логики) и языки программирования.
Возникновение языков программирования приходится на начало 50-х годов XX века.
Языков программирования и их диалектов (разновидностей) насчитывается несколько тысяч. Классифицировать их можно по-разному. Некоторые авторы разбивают все многообразие языков программирования на процедурные и декларативные. В процедурных языках преобразование данных задается с помощью описания последовательности действий над ними. В декларативных языках преобразование данных задается посредством описания отношений между самими данными. Согласно другой классификации, языки программирования можно разделить на процедурные, функциональные, логические, объектно-ориентированные. Однако любая классификация несколько условна, поскольку, как правило, большинство языков программирования включает в себя возможности языков разных типов.Особое место среди языков программирования занимают языки, обеспечивающие работу систем управления базами данных (СУБД). Часто в них выделяют две подсистемы: язык описания данных и язык манипулирования
Теория кодирования – это раздел теории информации, связанный с задачами кодирования и декодирования сообщений, поступающих к потребителям и посылаемых из источников информации.
Теория кодирования близка к древнейшему искусству тайнописи – криптографии. Над разработкой различных шифров трудились многие известные ученые: философ Ф. Бэкон, математики Д.Кардано, Д. Валлис. Одновременно с развитием методов шифровки развивались приемы расшифровки, или криптоанализа.
В середине ХIХ в. ситуация изменилась. Изобретение телефона и искрового телеграфа поставило перед учеными и инженерами проблему создания новой теории кодирования. Первой ориентированной на технику системой кодирования оказалась азбука Морзе, в которой принято троичное кодирование (точка, тире, пауза).
Двоичное кодирование – один из распространенных способов представления информации. В вычислительных машинах, в роботах и станках с числовым программным управлением, как правило, вся информация, с которой имеет дело устройство, кодируется в виде слов двоичного алфавита.
Двоичный алфавит состоит из двух цифр 0 и 1.
Цифровые ЭВМ (персональные компьютеры относятся к классу цифровых) используют двоичное кодирование любой информации. В основном это объясняется тем, что построить техническое устройство, безошибочно различающее 2 разных состояния сигнала, технически оказалось проще, чем то, которое бы безошибочно различало 5 или 10 различных состояний.
К недостаткам двоичного кодирования относят очень длинные записи двоичных кодов, что затрудняет работу с ними.
ДВОИЧНОЕ КОДИРОВАНИЕ СИМВОЛЬНОЙ (ТЕКСТОВОЙ) ИНФОРМАЦИИ
При сравнении символов наиболее важными аспектами являются уникальность кода для каждого символа и длина этого кода, а сам выбор принципа кодирования практически не имеет значения.
Для кодирования текстов используются различные таблицы перекодировки. Важно, чтобы при кодировании и декодировании одного и того же текста использовалась одна и та же таблица.
Наиболее популярные таблицы перекодировки: ДКОИ-8, ASCII, CP1251, Unicode.
Исторически сложилось, что в качестве длины кода для кодирования символов было выбрано 8 бит или 1 байт. Поэтому чаще всего одному символу текста, хранимому в компьютере, соответствует один байт памяти.
Различных комбинаций из 0 и 1 при длине кода 8 бит может быть 28 = 256, поэтому с помощью одной таблицы перекодировки можно закодировать не более 256 символов. При длине кода в 2 байта (16 бит) можно закодировать 65536 символов.
В настоящее время большая часть пользователей при помощи компьютера обрабатывает текстовую информацию, которая состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания и др.
т. е. для представления текстовой информации можно использовать алфавит мощностью 256 символов.
Суть кодирования заключается в том, что каждому символу ставят в соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий ему десятичный код от 0 до 255.
Одному и тому же двоичному коду ставится в соответствие различные символы.
Двоичный код
Десятичный код
КОИ8
СР1251
СР866
Мас
ISO
11000010
194
б
В
—
—
Т
Начиная с 1997 г. последние версии Microsoft Windows&Office поддерживают новую кодировку Unicode, которая на каждый символ отводит по 2 байта, а, поэтому, можно закодировать не 256 символов, а 65536 различных символов.
Для определения числового кода символа в кодировке Windows (СР1251) нужно при помощи мыши или клавиш управления курсором выбрать нужный символ, затем щелкнуть по кнопке Клавиша. После этого на экране появляется диалоговая панель Настройка, в которой в нижнем левом углу содержится десятичный числовой код выбранного символа.
2. Архипова З.В., Пархомов В.А. Информационные технологии в экономике. Учебное пособие. – Иркутск, Издательство БГУЭП, 2003.
§1. Понятие информационной системы
Под системой понимают любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как объединенная в интересах достижения поставленных целей совокупность разнородных элементов. Системы значительно отличаются между собой как по составу, так и по главным целям.
Система – это сложный объект, состоящий из взаимосвязанных частей (элементов) и существующий как единое целое.
Подсистема – это часть системы, выделенная по какому-либо признаку.
Пример. Приведем в качестве примера несколько систем, состоящих из разных элементов и направленных на реализацию разных целей.
Главная цель системы
Люди, оборудование, материалы, здания и др.
Электронные и электромеханические элементы, линии связи и др.
Компьютеры, модемы, кабели, сетевое программное обеспечение и др.
Компьютеры, компьютерные сети, люди, информационное и программное обеспечение
Производство профессиональной информации
Добавление к понятию «система» слова «информационная» отражает цель ее создания и функционирования. Информационные системы обеспечивают сбор, хранение, обработку, поиск, выдачу информации, необходимой в процессе принятия решений задач из любой области. Они помогают анализировать проблемы и создавать новые продукты.
Информационная система – взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.
Современное понимание информационной системы предполагает использование в качестве основного технического средства переработки информации персонального компьютера (сервера, периферийного оборудования и т.д.).
Необходимо понимать разницу между компьютерами и информационными системами. Компьютеры, оснащенные специализированными программными средствами, являются технической базой и инструментом для информационных систем. Информационная система немыслима без персонала, взаимодействующего с компьютерами и телекоммуникациями.
Говоря об информационной системе, следует рассмотреть следующие вопросы: структура ИС, классификации ИС.
Структура ИС обычно рассматривается как совокупность различных подсистем. Все подсистемы можно рассматривать как по отдельности, так и во взаимосвязи друг с другом.
Классифицировать информационные системы можно по различным признакам. В отечественной литературе по информационным системам управления ИС классифицируют обычно по следующим признакам:
— по типу объекта управления (ИС управления технологическим процессом, ИС организационного управления);
— по степени интеграции (локальные, интегрированные);
— по уровню автоматизации управления (информационно-справочные системы, системы обработки данных, информационно-советующие системы, системы принятия решений, экспертные системы);
— по уровню управления (информационные системы управления предприятием, корпорацией, отраслью);
— по характеру протекания технологических процессов на объекте управления (автоматизированная система управления дискретным производством, автоматизированная система управления непрерывным производством)
— по признаку структурированности задачи
§2. Структура информационной системы
§2.1. Типы обеспечивающих подсистем
Структуру информационной системы составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами.
Итак, подсистема – это часть системы, выделенная по какому-либо признаку.
Общую структуру информационной системы можно рассматривать как совокупность подсистем независимо от сферы применения. В этом случае говорят о структурном признаке классификации, а подсистемы называют обеспечивающими. Таким образом, структура любой информационной системы может быть представлена совокупностью обеспечивающих подсистем (смотри рисунок).
Рис 1. Структура информационной системы как совокупность обеспечивающих подсистем
Среди обеспечивающих подсистем обычно выделяют информационное, техническое, математическое, программное, организационное и правовое обеспечение.
§2.2. Информационное обеспечение
Назначение подсистемы информационного обеспечения состоит в современном формировании и выдаче достоверной информации для принятия управленческих решений.
Информационное обеспечение – совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных.
Унифицированные системы документации создаются на государственном, республиканском, отраслевом и региональном уровнях. Главная цель – это обеспечение сопоставимости показателей различных сфер общественного производства. Разработаны стандарты, где устанавливаются требования:
· к унифицированным системам документации;
· к унифицированным формам документов различных уровней управления;
· к составу и структуре реквизитов и показателей;
· к порядку внедрения, ведения и регистрации унифицированных форм документов.
Например, для учителей тоже есть требования к оформлению документов. Например, план урока оформляется с указанием темы урока, цели и задач урока, плана урока и так далее.
Однако, несмотря на существование унифицированной системы документации, при обследовании большинства организаций постоянно выявляется целый комплекс типичных недостатков:
· чрезвычайно большой объем документов для ручной обработки;
· одни и те же показатели часто дублируются в разных документах;
· работа с большим количеством документов отвлекает специалистов от решения непосредственных задач;
· имеются показатели, которые создаются, но не используются, и др.
Поэтому устранение указанных недостатков является одной из задач, стоящих при создании информационного обеспечения.
Схемы информационных потоков отражают маршруты движения информации и ее объемы, места возникновения первичной информации и использования результатной информации. За счет анализа структуры подобных схем можно выработать меры по совершенствованию всей системы управления.
Например. В качестве примера простейшей схемы потоков данных можно привести схему, где отражены все этапы прохождения служебной записки или записи в базе данных о приеме на работу сотрудника – от момента ее создания до выхода приказа о его зачислении на работу.
Построение схем информационных потоков, позволяющих выявить объемы информации и провести ее детальный анализ, обеспечивает:
· исключение дублирующей и неиспользуемой информации;
· классификацию и рациональное представление информации.
Методология построения баз данных базируется на теоретических основах их проектирования.
Для создания информационного обеспечения необходимо:
· понимание целей, задач, функций всей системы;
· выявление движения информации от момента возникновения и до ее использования, представленной для анализа в виде схем информационных потоков,
· наличие и использование системы классификации и кодирования;
· владение методологией создания концептуальных информационно-логических моделей, отражающих взаимосвязь информации;
· создание массивов информации на машинных носителях, что требует наличия современного технического обеспечения.
§2.3. Техническое обеспечение
Техническое обеспечение – комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.
Комплекс технических средств составляют:
· компьютеры любых моделей;
· устройства сбора, накопления, обработки, передачи и вывода информации;
· устройства передачи данных и линии связи;
· оргтехника и устройства автоматического съема информации;
· эксплуатационные материалы и др.
Документацией оформляются предварительный выбор технических средств, организация их эксплуатации, технологический процесс обработки данных, технологическое оснащение. Документацию можно условно разделить на три группы:
1. общесистемную, включающую государственные и отраслевые стандарты по техническому обеспечению;
2. специализированную, содержащую комплекс методик по всем этапам разработки технического обеспечения;
3. нормативно-справочную, используемую при выполнении расчетов по техническому обеспечению.
К настоящему времени сложились две основные формы организации технического обеспечения (формы использования технических средств): централизованная и частично или полностью децентрализованная.
· Централизованное техническое обеспечение базируется на использовании в информационной системе больших ЭВМ и вычислительных центров.
· Децентрализация технических средств предполагает реализацию функциональных подсистем на персональных компьютерах непосредственно на рабочих местах.
Перспективным подходом следует считать, по-видимому, частично децентрализованный подход – организацию технического обеспечения на базе распределенных сетей, состоящих из персональных компьютеров и большой ЭВМ для хранения баз данных, общих для любых функциональных подсистем.
§2.4. Математическое и программное обеспечение
Математическое и программное обеспечение – совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.
К средствам математического обеспечения относятся:
· средства моделирования процессов;
· методы математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и др.
В состав программного обеспечения входят общесистемные и специальные программные продукты, а также техническая документация.
· К общесистемному программному обеспечению относятся комплексы программ, ориентированных на пользователей и предназначенных для решения типовых задач обработки информации. Они служат для расширения функциональных возможностей компьютеров, контроля и управления процессом обработки данных.
· Специальное программное обеспечение представляет собой совокупность программ, разработанных при создании конкретной информационной системы. В его состав входят пакеты прикладных программ (ППП), реализующие разработанные модели разной степени адекватности, отражающие функционирование реального объекта.
· Техническая документация на разработку программных средств должна содержать описание задач, задание на алгоритмизацию, экономико-математическую модель задачи, контрольные примеры.
§2.5. Организационное обеспечение
Организационное обеспечение – совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.
Организационное обеспечение реализует следующие функции:
· анализ существующей системы управления организацией, где будет использоваться ИС, и выявление задач, подлежащих автоматизации;
· подготовка задач к решению на компьютере, включая техническое задание на проектирование ИС и технико-экономическое обоснование ее эффективности;
· разработка управленческих решений по составу и структуре организации, методологии решения задач, направленных на повышение эффективности системы управления.
Организационное обеспечение создается по результатам предпроектного обследования на 1-м этапе построения баз данных.
§2.6. Правовое обеспечение
Правовое обеспечение – совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функционирование информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации.
Главной целью правового обеспечения является укрепление законности.
В состав правового обеспечения входят законы, указы, постановления государственных органов власти, приказы, инструкции и другие нормативные документы министерств, ведомств, организаций, местных органов власти.
В правовом обеспечении можно выделить:
· общую часть, регулирующую функционирование любой информационной системы,
· локальную часть, регулирующую функционирование конкретной системы.
Правовое обеспечение этапов разработки информационной системы включает нормативные акты, связанные с договорными отношениями разработчика и заказчика и правовым регулированием отклонений от договора.
Правовое обеспечение этапов функционирования информационной системы включает:
· статус информационной системы;
· права, обязанности и ответственность персонала;
· правовые положения отдельных видов процесса управления;
· порядок создания и использования информации и др.
§3. Классификации информационных систем
§3. 1. Классификация ИС по признаку структурированности задач
Понятие структурированности задач
Чем точнее математическое описание задачи, тем выше возможности компьютерной обработки данных и тем меньше степень участия человека в процессе ее решения. Это и определяет степень автоматизации задачи.
Различают три типа задач, для которых создаются информационные системы: структурированные (формализуемые), неструктурированные (неформализуемые) и частично структурированные.
1. Структурированная (формализуемая) задача – задача, где известны все ее элементы и взаимосвязи между ними.
В структурированной задаче удается выразить ее содержание в форме математической модели, имеющей точный алгоритм решения. Подобные задачи обычно приходится решать многократно, и они носят рутинный характер. Целью использования информационной системы для решения структурированных задач является полная автоматизация их решения, т.е. сведение роли человека к нулю.
Например: В информационной системе необходимо реализовать задачу расчета заработной платы. Это структурированная задача, где полностью известен алгоритм решения. Рутинный характер этой задачи определяется тем, что расчеты всех начислений и отчислений весьма просты, но объем их очень велик, так как они должны многократно повторяться ежемесячно для всех категорий работающих.
2. Неструктурированная (неформализуемая) задача – задача, в которой невозможно выделить элементы и установить между ними связи.
Решение неструктурированных задач из-за невозможности создания математического описания и разработки алгоритма связано с большими трудностями. Возможности использования здесь информационной системы невелики. Решение в таких случаях принимается человеком из эвристических соображений на основе своего опыта и, возможно, косвенной информации из разных источников.
Например: Формализовать взаимоотношения в студенческой группе. Данную задачу сложно решить при помощи информационной системы. Это связано с тем, что для данной задачи существен психологический и социальный факторы, которые очень сложно описать алгоритмически.
3. Частично структурированная задача.
Типы информационных систем, используемые для решения частично структурированных задач
Информационные системы, создающие отчеты, обеспечивают информационную поддержку пользователя, т.е. предоставляют доступ к информации в базе данных и ее частичную обработку. Процедуры манипулирования данными в информационной системе должны обеспечивать следующие возможности:
Информационные системы, разрабатывающие альтернативы решений, могут быть модельными и экспертными.
1) Модельные информационные системы предоставляют пользователю математические, статистические, финансовые и другие модели, использование которых облегчает выработку и оценку альтернатив решения. Пользователь может получить недостающую ему для принятия решения информацию путем установления диалога с моделью в процессе ее исследования.
Основными функциями модельной информационной системы являются:
· возможность работы в среде типовых математических моделей, включая решение основных задач моделирования типа «как сделать, чтобы?», «что будет, если?», анализ чувствительности и др.;
· достаточно быстрая и адекватная интерпретация результатов моделирования;
· оперативная подготовка и корректировка входных параметров и ограничений модели;
· возможность графического отображения динамики модели;
· возможность объяснения пользователю необходимых шагов формирования и работы модели.
§3. 2. Классификация ИС по степени автоматизации
В зависимости от степени автоматизации информационных процессов ИС определяются как: ручные, автоматические, автоматизированные.
Ручные ИС характеризуются отсутствием современных технических средств переработки информации и выполнением всех операций человеком.
Автоматические ИС выполняют все операции по переработке информации без участия человека.
Автоматизированные ИС предполагают участие в процессе обработки информации и человека, и технических средств, причем главная роль отводится компьютеру. В современном толковании в термин «информационная система» вкладывается обязательно понятие автоматизируемой системы.
§3. 3. Классификация ИС по характеру использования информации
Информационно-поисковые системы производят ввод, систематизацию, хранение, выдачу информации по запросу пользователя без сложных преобразований данных. Например, информационно-поисковая система в библиотеке, в железнодорожных и авиакассах продажи билетов.
Управляющие ИС вырабатывают информацию, на основании которой человек принимает решение. Для этих систем характерны тип задач расчетного характера и обработка больших объемов данных. Примером может служить система бухгалтерского учета.
Советующие ИС вырабатывают информацию, которая принимается человеком к сведению и не превращается немедленно в серию конкретных действий. Эти системы обладают более высокой степенью интеллекта, так как для них характерна обработка знаний, а не данных.
Например. Существуют медицинские информационные системы для постановки диагноза больного и определения предполагаемой процедуры лечения. Врач при работе с подобной системой может принять к сведению полученную информацию, но предложить иное по сравнению с рекомендуемым решение.
§3. 4. Классификация ИС по сфере применения
ИС управления технологическими процессами (ТП) служат для автоматизации функций производственного персонала.
ИС автоматизированного проектирования (САПР) предназначены для автоматизации функций инженеров-проектировщиков, конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании новой техники или технологии. Основными функциями подобных систем являются: инженерные расчеты, создание графической документации (чертежей, схем, планов), создание проектной документации, моделирование проектируемых объектов.
Интегрированные (корпоративные) ИС используются для автоматизации всех функций организации и охватывают весь цикл работ.
Глава 2. Базы данных (БД)
1. З.В. Архипова, В.А. Пархомов Информационные технологии в экономике. Учебное пособие. Иркутск, Издательство БГУЭП, 2003
§1. Введение
Существует множество различных областей человеческой деятельности, связанных с использованием определенным образом организованных хранилищ информации.
· Книжный фонд и каталог библиотеки.
· Картотека сотрудников учреждения, хранящаяся в отделе кадров.
· Хранилище медицинских карт пациентов в регистратуре поликлиники.
Раньше хранилища были только на бумажных носителях, обработка велась «вручную». Современным средством хранения и обработки подобной информации являются компьютеры, с помощью которых создаются базы данных.
По сути одним из способов структурирования, организации информации является база данных.
Все информационные системы имеют следующие особенности:
База данных (БД) – это поименованный набор организованных данных, отражающий состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.
База данных (БД) – определенным образом организованная совокупность данных, относящаяся к определенной предметной области, предназначенная для хранения во внешней памяти компьютера и постоянного применения.
v БД книжного фонда библиотеки,
v БД кадрового состава учреждения,
v БД законодательных актов в области уголовного права.
v БД современной эстрадной музыки и так далее.
Предметная область – часть реального мира, подлежащая изучению с целью организации управления и, в конечном счете, автоматизации.
Предметная область представляется множеством фрагментов, например, предприятие – цехами, дирекцией, бухгалтерией и т.д. Каждый фрагмент предметной области характеризуется множеством объектов и процессов, использующих объекты, а также множеством пользователей, характеризуемых различными взглядами на предметную область.
Словосочетание «динамически обновляемая» означает, что соответствие базы данных текущему состоянию предметной области обеспечивается не периодически, а в режиме реального времени. При этом одни и те же данные могут быть по-разному представлены в соответствии с потребностями различных групп пользователей.
Отличительной чертой баз данных следует считать то, что данные хранятся совместно с их описанием, а в прикладных программах описание данных не содержится. Независимые от программ пользователя данные обычно называются метаданными. В ряде современных систем метаданные, содержащие также информацию о пользователях, форматы отображения, статистику обращения к данным и другие сведения, хранятся в словаре базы данных.
Система управления базой данных (СУБД) – важнейший компонент информационной системы. Для создания и управления информационной системой СУБД необходима в той же степени, как для разработки программы на алгоритмическом языке необходим транслятор.
Система управления базами данных (СУБД) – это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.
Основные функции СУБД:
Модель данных – это совокупность взаимосвязанных структур данных и операций над этими структурами. Вид модели и используемые в ней типы структур данных отражают концепцию организации и обработки данных, используемую в СУБД, поддерживающей модель, или в языке системы программирования, на котором создается прикладная программа обработки данных.
§2. Классификации баз данных
Классификация по размещению базы данных
Для хранения БД может использоваться как один компьютер, так и множество взаимосвязанных компьютеров.
Классификация по способу организации базы данных
По способу организации БД разделяют на:
§3. Модели данных
На ранней стадии использования информационных систем применялась файловая модель данных. В них реализуется модель типа плоский файл.
Плоский файл – это файл, состоящий из записей одного типа и не содержащий указателей на другие записи, двумерный массив элементов данных. Файлы, которые создаются в прикладных программах пользователя, написанных на алгоритмическом языке, также относятся к этому виду организации данных. Описание логической структуры файлов и параметры размещения на машинных носителях содержатся в каждой прикладной программе обработки файлов. В этих же программах предусмотрено их создание и корректировка. При файловой организации массивов трудно обеспечить актуальное состояние данных, их достоверность и непротиворечивость.
Сетевые и иерархические модели.
Более сложными моделями данных по сравнению с файловой являются сетевые и иерархические модели, которые поддерживаются в системе управления базами данных соответствующего типа. Тип модели данных, поддерживаемой СУБД на машинном носителе, является одним из важнейших признаков классификации СУБД.
Сетевая или иерархическая модель данных представляет соответствующий метод логической организации базы данных в СУБД.
Иерархическая модель представляет собой древовидную структуру с корневыми сегментами, имеющими физический указатель на другие сегменты. Одно из неудобств этой модели заключается в том, что реальный мир не может быть представлен в виде древовидной структуры с единственным корневым сегментом. Иерархические БД обеспечивали указатели между различными деревьями баз данных, но обработка данных с использованием таких связей была не всегда удобной.
В иерархических моделях непосредственный доступ, как правило, возможен только к объекту самого высокого уровня, который не подчинен другим объектам. К другим объектам доступ осуществляется по связям от объекта на вершине модели.
В сетевых моделях непосредственный доступ может обеспечиваться к любому объекту независимо от уровня, на котором он находится в модели. Возможен также доступ по связям от любой точки доступа.
В отличие от иерархической БД в сетевой БД нет необходимости в корневой записи. Однако, как и в иерархических БД, связи поддерживаются с помощью физических указателей.
Сетевые модели данных по сравнению с иерархическими являются более универсальным средством отображения структуры информации для разных предметных областей. Взаимосвязи данных большинства предметных областей имеют сетевой характер, что ограничивает использование СУБД с иерархической моделью данных. Сетевые модели позволяют отображать также иерархические взаимосвязи данных. Достоинством сетевых моделей является отсутствие дублирования данных в различных элементах модели. Кроме того, технология работы с сетевыми моделями является удобной для пользователя, так как доступ к данным практически не имеет ограничений и возможен непосредственно к объекту любого уровня. Допустимы всевозможные запросы.
Концепция реляционной модели баз данных была предложена Э.Ф. Коддом в 1970 г. Как отмечал доктор Кодд, реляционная модель данных обеспечивает ряд возможностей, которые делают управление и использование базы данных относительно легким, предсказуемым и устойчивым по отношению к ошибкам. Наиболее важные характеристики реляционной модели заключены в следующем:
· Модель описывает данные с их естественной структурой, не добавляя каких–либо дополнительных структур, необходимых для машинного представления или для целей реализации.
· Модель обеспечивает математическую основу для интерпретации выводимости, избыточности и непротиворечивости отношений.
· Модель обеспечивает независимость данных от их физического представления, от связей между данными и от соображений реализации, связанных с эффективностью и подобными проблемами.
Реляционные модели данных отличаются от рассмотренных выше сетевых и иерархических простотой структур данных, удобным для пользователя табличным представлением и доступом к данным. Реляционная модель данных является совокупностью простейших двумерных таблиц – отношений (объектов модели). Связи между двумя логически связанными таблицами в реляционной модели устанавливаются по равенству значений одинаковых атрибутов таблиц–отношений.
Таблица–отношение является универсальным объектом реляционных моделей. Это обеспечивает возможность унификации обработки данных в различных СУБД, поддерживающих реляционную модель. Операции обработки реляционных моделей основаны на использовании универсального аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления.
Структуры данных реляционной модели.
Таблица является основным типом структуры данных (объектом) реляционной модели. Структура таблицы определяется совокупностью столбцов. Данные в пределах одного столбца однородны. В таблице не может быть двух одинаковых строк. Общее число строк не ограничено.
Столбец соответствует некоторому элементу данных – атрибуту, который является простейшей структурой данных. В таблице не могут быть определены множественные элементы, группа или повторяющаяся группа, как в рассмотренных выше сетевых и иерархических моделях. Каждый столбец таблицы должен иметь имя соответствующего элемента данных (атрибута). Один или несколько атрибутов, значения которых однозначно идентифицируют строку таблицы, являются ключом таблицы.
В реляционном подходе к построению баз данных используется терминология теории отношений. Простейшая двумерная таблица определяется как отношение. Столбец таблицы со значениями соответствующего атрибута называется доменом, а строки со значениями разных атрибутов – кортежем (записью).
Совокупность нормализованных отношений (реляционных таблиц), логически взаимосвязанных и отражающих некоторую предметную область, образует реляционною базу данных (РБД). В ходе разработки БД должен быть определен состав логически взаимосвязанных реляционных таблиц и определен состав атрибутов каждого отношения. Состав атрибутов должен отвечать требованиям нормализации.
Реляционная модель данных зарекомендовала себя как модель, на основе которой могут разрабатываться реальные жизнеспособные приложения. В настоящее время эта модель данных является наиболее популярной.
