Базы данных и информационные системы

Лекция №12

Основные вопросы лекции:

1. Понятия: информационная система и базы данных.

2. Архитектура информационной системы.

3. Модели данных.

4. Системы управления базами данных.

Информационная система представляет собой систему, реализующую автоматизированный сбор, обработку и манипулирование данными и включающая технические средства обработки данных, программное обеспечение и обслуживающий персонал.

Информационные системы можно условно разделить на фактографические и документальные.

В фактографических ИС регистрируются факты – конкретные значения данных (атрибутов) об объектах реального мира. Основная идея таких систем заключается в том, что все сведения об объектах (фамилии людей и названия предметов, числа, даты) сообщаются компьютеру в каком-то заранее обусловленномформате (например, дата – в виде комбинации ДД.ММ.ГГГГ). Информация, с которой работает фактографическая ИС, имеет четкую структуру,позволяющую машине отличать одно данное от другого, – например, фамилию от должности человека, дату рождения от роста и т. п. Поэтому фактографическая система способна давать однозначныеответы на поставленные вопросы, например: “Сколько велосипедов марки А-18 продал магазин “Спорт” в июне 1997 г.?”, “Кто из работников фирмы с датой рождения не ранее 1 января 1970 г. имеет водительские права?”, “Какие культурно-исторические памятники Санкт-Петербурга включены в список ЮНЕСКО?” и т. д.

Документальные информационные системы обслуживают принципиально иной класс задач, которые не предполагают однозначного ответа на поставленный вопрос. Базу данных таких систем образует совокупность неструктурированных текстовых документов (статьи, книги, рефераты, тексты законов) и графическихобъектов, снабженная тем или иным формализованным аппаратом поиска. Цель системы, как правило, – выдать в ответ на запрос пользователя список документов или объектов, в какой-то мере удовлетворяющих сформулированным в запросе условиям. Например: выдать список всех статей, в которых встречается слово “энтропия”. Принципиальной особенностью документальной системы является ее способность, с одной стороны, выдавать ненужные пользователю документы (например, где “энтропия” употреблена в ином смысле, чем предполагалось), а с другой – не выдавать нужные (например, если автор употребил какой-то синоним или ошибся в написании). Документальная система должна уметь по контексту определять смысл того или иного термина (например, различать “Рак” (животное), “Рак” (созвездие) и “Рак” (болезнь)).

Примечание. Существует особый тип ИС – экспертныесистемы. Экспертная система имитирует поведение эксперта (специалиста) в какой-либо предметной области (например, в биологии), может генерировать новую информацию в этой области и давать разумные советы исследователям. В основе операций экспертной системы – обработка базы знаний (не смешивать с базой данных), составляемой специалистами в данной области.

Указанная классификация ИС в известной мере устарела, так как современные фактографические системы часто работают с неструктурированными блоками информации (текстами, графикой, звуком, видео), снабженными структурированными описателями.

Современной формой информационных систем являютсябанки данных, которые включают в свой состав вычислительную систему, одну или несколько баз данных (БД), систему управления базами данных (СУБД) и набор прикладных программ (ПП). Основными функциями банков данных являются:

· хранение данных и их защита;

· изменение (обновление, добавление и удаление) хранимых данных;

· поиск и отбор данных по запросам пользователей;

· обработка данных и вывод результатов.

База данных обеспечивает хранение информации и представляет собой поименованную совокупность данных, организованных по определенным правилам, включающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными.

Система управления базами данных представляет собой пакет прикладных программ и совокупность языковых средств, предназначенных для создания, сопровождения и использования баз данных.

Прикладные программы (приложения) в составе банков данных служат для обработки данных, вычислений и формирования выходных документов по заданной форме.

Процесс создания информационной системы включает следующие этапы:

· проектирование БД;

· создание файла проекта БД;

· создание БД (формирование и связывание таблиц, ввод данных);

· создание меню приложения;

· создание запросов;

· создание экранных форм, отчетов;

· генерация приложения как исполняемой программы.

Приведенный перечень этапов не является строгим в смысле очередности и обязательности. В частности, этап создания файла проекта БД поддерживается не всеми СУБД и является не обязательным. Процесс создания информационной системы, как правило, имеет итерационный характер.

Приложение представляет собой программу или комплекс программ, использующих БД и обеспечивающих автоматизацию обработки информации из некоторой предметной области. Приложения могут создаваться как в среде СУБД, так и вне СУБД – с помощью системы программирования, к примеру, Delphiили C++Builder, использующей средства доступа к БД.

Для работы с базой данных во многих случаях можно обойтись только средствами СУБД, скажем, создавая запросы и отчеты. Приложения разрабатывают главным образом в случаях, когда требуется обеспечить удобство работы с БД неквалифицированным пользователям или интерфейс СУБД не устраивает пользователя.

1. Архитектура информационной системы

Эффективность функционирования информационной системы во многом зависит от ее архитектуры. В настоящее время перспективной является архитектура клиент-сервер. В достаточно распространенном варианте она предполагает наличие компьютерной сети и распределенной базы данных, включающей БД корпоративную (БДК) и БД персональные (БДП).БДК размещается на компьютере-сервере,БДП размещаются на компьютерах сотрудников подразделений, являющихся клиентами корпоративной БД.

Сервером определенного ресурса в компьютерной сети называется компьютер (программа), управляющий этим ресурсом,клиентом– компьютер (программа), использующий этот ресурс. В качестве ресурса компьютерной сети могут выступать, к примеру, базы данных, файловые системы, службы печати, почтовые службы. Тип сервера определяется видом ресурса, которым он управляет. Например, если управляемым ресурсом является база данных, то соответствующий сервер называется сервером базы данных.

Достоинством организации информационной системы по архитектуре клиент-сервер является удачное сочетание централизованного хранения, обслуживания и коллективного доступа к общей корпоративной информации с индивидуальной работой над персональной информацией. Структура распределенной БД, построенной по архитектуре клиент-сервер.

Корпоративная БД создается, поддерживается и функционирует под управлением сервера БД, например,Microsoft SQL Server или Oracle Server.

Для создания и управления функционированием персональных БД и приложений, работающих с ними, используются СУБД такие, например, как Accessи Visual FoxPro фирмы Microsoft, Paradox фирмы Borland.

В зависимости от размеров организации и особенностей решаемых задач информационная система может иметь одну из следующих конфигураций:

· компьютер-сервер, содержащий корпоративную и персональные базы;

· компьютер-сервер и персональные компьютеры с БДП;

· несколько компьютеров-серверов и персональных компьютеров с БДП.

Использование архитектуры клиент-сервер дает возможность постепенного наращивания информационной системы предприятия, во-первых, по мере развития предприятия; во-вторых, по мере развития самой информационной системы.

Разделение общей БД на корпоративную БД и персональные БД позволяет уменьшить сложность проектирования БД по сравнению с централизованным вариантом, а значит, снизить вероятность ошибок при проектировании и стоимость проектирования.

Важнейшим достоинством применения БД в информационных системах является обеспечение независимости данных от прикладных программ. Это позволяет не обременять пользователей проблемами представления данных на физическом уровне: размещения данных в памяти, методов доступа к ним и т. д.

Такая независимость достигается поддерживаемым СУБД многоуровневым представлением данных в БД на логическом (пользовательском) и физическом уровнях. Иными словами, благодаря СУБД и наличию логического уровня представления данных обеспечивается отделение концептуальной (понятийной) модели БД от ее физического представления в памяти ЭВМ.