2.1 Общее представление об информационных системах.

Возникновение компьютера главным образом стимулировалось необходимостью для больших расчетов, а значит, первыми пользователями компьютерной техники были математики. Однако в скором времени, на компьютерную технику обратили внимание и бизнесмены. Как правило, для бизнеса большие объемы вычисления не нужны. Бизнес, как правило, работает с информацией, которую необходимо хранить и оперативно обрабатывать. В зависимости от конкретной области применения, системы могут сильно отличаться по своим функциям и реализации. Однако можно выделить два основных свойства, являющихся общими для всех ИС. Любая ИС предназначена для сбора, хранения и обработки информации. Поэтому в основе любой ИС лежит среда хранения доступа к данным. Среда должна обеспечивать уровень надежности хранения и эффективность доступа, который соответствует области применения ИС. В вычислительных программных системах наличие такой среды не является обязательным. Основным требованием к программе, выполняющей численные расчеты, является ее быстродействие. При решении серьезных вычислительных задач, даже на суперкомпьютерах, это время может измеряться неделями. Поэтому программисты-вычислители предпочитают организовывать программу так, что бы данные как можно дольше хранились в основной памяти компьютера. Внешняя память для таких систем используется для сохранения промежуточных результатов, что бы в случае сбоя компьютерной системы можно было продолжить работу с сохраненной контрольной точки.

ИС ориентируется всегда на конечного пользователя. Как правило, эти пользователи далеки от мира компьютеров. Для них компьютерная система – всего лишь инструмент в их профессиональной деятельности. Поэтому интерфейс ИС, с одной стороны, должен быть простым, с другой стороны, должен защищать информацию от неумелого пользователя. Вычислительные программные системы необязательно обладают развитым интерфейсом. Как правило, они выполняются не для продажи, а значит – уникальны. Работают с такими системами либо сами разработчики, либо сотрудники из того же окружения.

3 Задачи информационных систем

Конкретные задачи, которые должны решать информационные системы зависят от прикладной области, для которой информационная система предназначена, т.е. в зависимости от среды ее использования будут меняться функции. Но существуют задачи, присущие любой информационной системе не зависимо от области её применения. Уровень надежности и продолжительности хранения информации во многом определяется конкретными требованиями корпорации к информационным системам.

3.1 Долговременное хранение информации

Хранение данных, обладающих разными структурами. Решается эта задача путем использования нескольких файлов внешних носителей, каждый из которых хранит фиксированную структуру. Существуют и другие способы решения подобных задач.

Реализация возможности одновременной работы с системой с нескольких рабочих мест. Под целостным состоянием базы данных информационных систем будем понимать такое её состояние, которое соответствует требованиям прикладной области. Тогда классической транзакцией называют последовательность операций изменения базы данных и/или выборки из базы данных, воспринимаемое систему управления базами данных как атомарное действие. Это значит, что при успешном завершении транзакции система управления базами данных гарантирует наличие в базе данных всех операций изменений, произведенных при выполнении транзакции. Условием успешного завершения транзакции является то, что базе данных находится в целостном состоянии. Если это условие не выполняется, то система управления базы данных производит полный откат транзакции, ликвидируя в базу данных результаты всех операции изменения, произведенных при выполнении транзакций. Тем самым легко видеть, что база данных будет находиться в целостном состоянии при начале любой транзакции и останется в целостном состоянии после завершения любой транзакции. Все развитые системы управления базы данных поддерживают понятие транзакции. Если информационная система базируется на системе управления базы данных такого класса, то для обеспечения согласованности действий параллельно работающих конечных пользователей достаточно при проектировании системы правильно связать операции информационных систем с транзакциями системы управления базы данных. То она может очень просто обрабатывать транзакции выполнения их последовательно. Этого достаточно, чтобы обеспечить согласованность действий параллельно работающих операторов. Реальной параллельности здесь не будет, т.к. все пользователи будут помещены в одну очередь, даже если конфликта данных не получается. Развитые системы управления базы данных поступают не так, они стремятся максимально перемешивать запросы, и операторы изменения базы данных, поступающие от разных транзакций с тем лишь условием, что конечный результат выполнения набора транзакций будет эквивалентен результату их некоторого последовательного выполнения. Такая тактика называется полной сериализации смеси транзакций.

Полная сериализация транзакций достаточна для достижения согласованности действий, теперь уже действительно параллельной работы операторов ИС, но полная сериализация транзакций не всегда является необходимой для требуемой согласованности действий. Существуют модели ослабленной сериализации, которая допускает ещё большую параллельность и вызывает меньше накладных расходов. Изначально может показаться, что понятие транзакции для персональных систем управления базы данных не нужно. Однако это не так. В случаи аварийного отключения питания часть информации может быть потеряна, а значит, необходим откат транзакции. Также может произойти поломка внешнего носителя. Как правило, такие аварии решаются с помощью дополнительного файла внешней памяти, который хранит журнал базы данных. В журнал помещаются записи соответствующей каждой операции изменения база данных, а также записи о начале и о конце каждой транзакции. Файл журнала требует особой надежности хранения, что обычно достигается путем поддержки зеркальной копии.

В корпоративных информационных системах возникает потребность в распределенном хранении общей базы данных. Например, разумно хранить некоторую часть информации как можно ближе к тем рабочим местам, в которых она чаще всего используется. Поэтому при построении информационной системы часто приходится решать задачу согласованного управления распределенной базы данных. При однородном построении распределенной базы данных эту задачу обычно удается решить на уровне системы управления базами данных. Если система разнородна, то приходится прибегать к использованию экспериментальных инструментальных средств интеграции разнородных баз данных. Традиционным методом организации информационной системы является двухфазная архитектура клиент-сервер. В этом случаи вся прикладная часть информационной системы выполняется на рабочих станциях, а на стороне серверов осуществляется только доступ к базе данных. Если прикладная часть сложна, то клиент-серверный подход порождает так называемую проблему толстого клиента, т.е. каждая рабочая станция должна обладать достаточным набором ресурсов, чтобы быть в состоянии произвести самостоятельную обработку данных. Для того чтобы клиенты были тощими и для повышения общей эффективности системы применяют трехзвенные архитектуры клиент-сервер. Таким образом, на стороне клиента выполняются интерфейсные действия. Вся логика обработки информации поддерживается сервером приложений. Некоторые черты трехзвенности могут быть и в двухзвенной структуре. Если, например, сервер базы данных поддерживает механизм хранения процедур, то некоторую часть логики приложения можно перекинуть на сторону базы данных. Еще один класс задач относится к обеспечению удобного соответствующего целям информационных систем пользовательского интерфейса. При разработке интерфейса очень важна работа дизайнера.

3.2 Проблема построения информационной системы

Первой проблемой является проблема проектирования. Нельзя начинать техническую разработку не имея тщательного проработанного проекта. Т.к. если начинать с очевидных задач не обращая внимания на потенциально существующие задачи, то такая система будут постоянно дорабатываться. И первой стадией проектирования должен быть анализ требований корпорации. Для этого на основе экспертных вопросов необходимо выявить все актуальные и потенциальные потребности корпорации, которые должны удовлетворять информационную систему. Понять какие потоки данных существуют внутри корпорации, оценить объемы информации, которые должны поддерживаться и обрабатываться информационной системой. Эта стадия, как правило, носит неформальный характер, хотя получаемая информация крайне необходима и она должна обязательно входить в документацию системы. Существует специальный CASE-средства, которые помещают полученные данные в общий рипозиторий проекта и позволяют использовать их на следующих стадиях проектирования.

Следующая стадия – выработка концептуальной схемы базы данных, которая будет лежать в основе информационной системы. Сначала выбирается система нотаций, в которой будут представляться концептуальная схема. Таких нотаций существует великое множество, и хотя практически они все диаграммные, они отличаются друг от друга, и даже в пределах одного CASE-средства может существовать несколько нотаций. Концептуальное представление базы данных должно сохранять, как часть документации информационной системы на всё время её существования. Чаще всего на сегодняшний момент в основе ее лежит реляционная база данных. Поэтому третьим этапом проектирования является необходимость провести набор определений схемы реляционной базы данных в терминах языка SQL на основе имеющейся концептуальной схемы. На этой же стадии решается вопрос, какие таблицы будут реально хранимыми, а какие представляемыми. После того как выработана общая реляционная схема базы данных, необходимо определиться с архитектурой системы. Важно решить какой будет база данных: централизованной или распределенной. Если выбор падает на вторую, то необходимо произвести соответствующую декомпозицию набора определения схемы базы данных.