Раздел «Информационные системы»(46-61)

1. Понятие об информации и информационных ресурсах. Основные процессы преобразования информации. Информационный обмен. Система информационного обмена. Сети информационного обмена. Предметная область информационной системы (ИС).

Информация -  сведения о чём-либо, независимо от формы их представления.

Предметом изучения науки информатика являются именно данные: методы их создания, хранения, обработки и передачи[1]. А сама информация, зафиксированная в данных, её содержательный смысл интересны пользователям информационных систем, являющимся специалистами различных наук и областей деятельности: медика интересует медицинская информация, геолога — геологическая, предпринимателя — коммерческая и т. п. (в том числе специалиста по информатике интересует информация по вопросам работы с данными).

Информационные ресурсы - в широком смысле - совокупность данных, организованных для эффективного получения достоверной информации.

Информационные ресурсы - по законодательству РФ - отдельные документы и отдельные массивы документов, документы и массивы документов в информационных системах: библиотеках, архивах, фондах, банках данных, других видах информационных систем.

История совершенствования информационного обмена совпадает с историей создания и усовершенствования знаковых систем, техники создания знаков.

Основными фазами информационного обмена являются:

- устная фаза;

- письменная фаза;

- книжная фаза;

- компьютерная фаза.

Д.С. Робертсон (США), исходя из взаимообусловленности цивилизационного и информационного процессов, выдвинул формулу “цивилизация - это информация”[10]. Опираясь на количественные меры математической теории информации, Робертсон ранжирует цивилизации по количеству производимой ими информации следующим образом:

Уровень 0 - информационная емкость мозга отдельного человека - 107 бит;

Уровень 1 - устное общение внутри общины, деревни или племени - количество циркулирующей информации » 109 бит;

Уровень 2 - письменная культура; мерой информированности общества служит Александрийская библиотека, имеющая 532800 свитков, в которых содержится 1011 бит информации;

Уровень 3 - книжная культура: имеются сотни библиотек, выпускаются десятки тысяч книг, газет, журналов, совокупная емкость которых оценивается в 1017 бит;

Уровень 4 - информационное общество с электронной обработкой информации объемом 1025 бит

Принимая во внимание многозначность самого понятия "информация", информационной можно назвать любую систему, представляющую собой совокупность элементов информационной деятельности. Это и группа людей, и любая человеко-машинная или чисто машинная система. Если рассмотреть замкнутый цикл производства, преобразования и использования информации, то, имея ввиду, что использование любой информации приводит к появлению новых данных и соответственно информации, этот цикл можно назвать циклом обмена информации, а систему, в рамках которой он реализуется, - системой информационного обмена.  Взаимосвязанную совокупность поставщиков (источников) информации, органов ее преобразования или передачи, а также потребителей (приемников) информации будем называть системой информационного обмена или просто системой. В зависимости от характера информационных связей системы с внешней средой можно рассматривать три разновидности систем обмена.  Назовем систему замкнутой, если она не имеет информационных связей с другими системами (внешней средой) и, следовательно, по отношению к ним не является ни источником, ни приемником информации. Примером такой системы может служить любая изолированная саморазвивающаяся система. Любое государство или группа людей, изолированные от внешнего мира, ученый, в одиночку работающий над решением некоторой проблемы и не использующий информацию внешнего мира - все это примеры замкнутых систем. Исторически эта форма систем обмена является наиболее ранней.  Систему, которая открыта для поступления информации извне, но закрыта для выхода информации во внешнюю среду, т. е., которая является только приемником по отношению к внешним системам, назовем закрытой системой.  Открытой системой назовем систему, играющую роль одновременно и источника и приемника информации по отношению к внешним системам.  Примерами закрытых систем информационного обмена являются военно-промышленные комплексы, которые только потребляют информацию и держат в секрете результаты своих разработок. К этому классу систем с определенными допущениями можно отнести некоторые развивающиеся страны и т. д., т. е. системы, выходная информация которых не представляет ценности для других систем. Здесь можно говорить о государствах, политика которых базируется на приобретении лицензий, а не на развитии собственных исследований. Открытые системы, наоборот, только поставляют информацию. Это высокоразвитые в области "производства" новой информации системы, стоящие в авангарде научных исследований и разработок. Нетрудно видеть, что система, образованная объединением (интеграцией) двух или более открытых систем, есть открытая система или замкнутая система. Объединение нескольких закрытых систем дает закрытую или замкнутую систему.  Иными словами, всякая интеграция систем сопровождается переходом от открытых и закрытых систем к замкнутым и открытым системам, что соответствует переходу от простого "потребления" информации к процессам ее обмена между участниками системы. 

Распределенные вычислительные системы (вычислительные сети) создаются в целях объединения информационных ресурсов нескольких компьютеров.  Вычислительные сети принято подразделять на два класса: локальные вычислительные сети (ЛВС) и глобальные вычисли­тельные сети (ГВС). Под локальной вычислительной сетью понимают распределен­ную вычислительную систему, в которой передача данных между компьютерами не требует специальных устройств, так как при этом достаточно соединения компьютеров с помощью электри­ческих кабелей и разъемов.  Глобальные сети объединяют ресурсы компьютеров, распо­ложенных на значительном удалении, таком, что простым кабель­ным соединением не обойтись и приходится добавлять в меж­компьютерные соединения специальные устройства, позволяю­щие передавать данные без их искажения и по назначению. Эти устройства коммутируют (соединяют, переключают) между со­бой компьютеры сети и в зависимости от ее конфигурации могут быть как пассивными коммутаторами, соединяющими кабели, так и достаточно мощными ЭВМ, выполняющими логические функ­ции выбора наименьших маршрутов передачи данных. В глобаль­ных вычислительных сетях, помимо кабельных линий, применя­ют и другие среды передачи данных. Большие расстояния, через которые передаются данные в глобальных сетях, требуют особо­го внимания к процедуре передачи цифровой информации с тем, чтобы посланные в сети данные дошли до компьютера-получате­ля в полном и неискаженном виде. В глобальных сетях компьюте­ры отдалены друг от друга на расстояние не менее 1 км. В этих сетях объединяются ресурсные возможности компьютеров в рам­ках района (округа) города или сельской местности, региона, стра­ны и т.д. Отдельные локальные и глобальные вычислительные сети мо­гут объединяться, и тогда возникает сложная сеть, которую на­зывают распределенной сетью. Вычислительные сети представ­ляют собой систему компьютеров, объединенных линиями связи и специальными устройствами, позволяющими передавать без искажения и переключать между компьютерами потоки данных. Линии связи вместе с устройствами передачи и приема данных называют каналами связи, а устройства, производящие переклю­чение потоков данных в сети, можно определить одним общим названием — узлы коммутации. Глобальные сети могут, в свою очередь, объединяться между собой через маршрутизаторы магистральных каналов, что в ко­нечном итоге приводит к созданию мировой (действительно гло­бальной) информационно-вычислительной сети.

В теории проектирования информационных систем предметную область (или, если угодно, весь реальный мир в целом) принято рассматривать в виде трех представлений:

1. представление предметной области в том виде, как она реально существует

2. как ее воспринимает человек (имеется в виду проектировщик базы данных)

3. как она может быть описана с помощью символов.

Т.е. говорят, что мы имеем дело с реальностью, описанием (представлением) реальности и с данными, которые отражают это представление.

Данные, используемые для описания предметной области, представляются в виде трехуровневой схемы (так называемая модель ANSI/SPARC) (рис. 9):

Рисунок 9. Вид трехуровневой схемы

Внешнее представление (внешняя схема) данных является совокупностью требований к данным со стороны некоторой конкретной функции, выполняемой пользователем. Концептуальная схема является полной совокупностью всех требований к данным, полученной из пользовательских представлений о реальном мире. Внутренняя схема - это сама база данных.

2. Понятие «информационная система» (ИС). Основные направления развития ИС. Эффективность ИС. Структура программного обеспечения ИС. Структура приложений в ИС. Структура хранения информации в ИС. Классификация информационных систем (по различным критериям: по типу хранимой информации, по степени автоматизации информационных процессов, по характеру обработки, по характеру использования выходной информации, в зависимости от сферы применения).

ИС — это взаимосвязанная совок-ть средств, методов и персонала, используемых для хран-я, обработки и выдачи инф-ии в интересах достижения поставленной цели.

Эффективность ИС.

Эффективность ИС должна характеризоваться следующими критериями: наглядность, прямую зависимость от работы системы, допущение приближенной оценки по результатам экспериментов.

Структура программного обеспечения (ПО) ИС.

ПО ИС состоит из нескольких взаимосвязанных частей, каждая из которых выполняет определенную функцию и определяет в системе заданное свойство. Выделяются следующие блоки: