3к5с Архитектура информационных систем / Конспект лекций

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по дисциплине

АРХИТЕКТУРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

КАТЕГОРИАЛЬНЫЕ ПОНЯТИЯ АРХИТЕКТУРЫ ИС

Понятие «система» относится к числу наиболее общих и универсальных дефиниций. Оно используется по отношению к самым различным предметам,

явлениям и процессам.

Структура системы — это совокупность элементов и связей между ними. Структура может быть представлена графически, в виде теоретико-

множественных описаний, матриц, графов и других языков моделирования структур.

Понятие связь входит в любое определение системы наряду с понятием

«элемент» и обеспечивает возникновение и сохранение структуры и целостных свойств системы. Это понятие характеризует одновременно и строение (статику), и функционирование (динамику) системы.

Состояние системы — это совокупность значений ее показателей. Все возможные состояния системы образуют ее множество состояний. Если в этом множестве определено понятие близости элементов, то оно называется пространством состояний.

Категории, которые дают понимание системы:

система — совокупность элементов, находящихся во взаимных отношениях и связях со средой, образующих определенную целостность,

единство;

подсистема — элемент системы, который при подробном рассмотрении оказывается системой. Любая система состоит из нескольких уровней подсистем;

надсистема — более общая система, которая включает в себя

подсистемы;

система-универсум — представляет собой объединение системы и ее

среды;

пустая система — пересечение системы и среды, система не содержит

ни одного элемента.

Наиболее важные категории, определяющие строение системы:

элемент — далее не разложимая единица при данном способе расчленения. Связи между элементами ведут к появлению в целостной системе новых свойств (эмерджентность), не присущих элементам в отдельности. В силу этого подмножества элементов системы могут рассматриваться как подсистемы (компоненты), что зависит от целей исследования;

связь — взаимное ограничение на поведение объектов, создающее ограничение на поведение объектов и зависимость между ними;

прямая связь — непосредственное воздействие объектов одного на

другой;

обратная связь — воздействие результатов функционирования системы на характер этого функционирования;

отношение — различие или тождество вещей в одном множестве,

тождественных в другом множестве;

структура — упорядоченность отношений, связывающих элементы системы и обеспечивающих ее равновесие, способ организации системы, тип связей;

организация — не только как свойство всего сущего, а и некоторая упорядоченность содержания;

системообразующий фактор — признак, который объединяет объекты

в систему.

Категории окружения системы:

среда — представляет собой то, что ограничено от системы, не принадлежит ей, это совокупность объектов, изменение которых влияет на систему, а также тех объектов, чьи свойства меняются в результате поведения системы;

окружающая среда — внешняя среда системы, или совокупность объектов, которые располагаются за границами системы, воздействуют на нее, но не принадлежат ей;

внутренняя среда — совокупность объектов, которые находятся в границах системы, влияют на ее поведение, но не принадлежат ей.

Главные категории процессов:

функция — предназначение выполнять какие-то преобразования, для выполнения которых система и ее элементы приходят в движение, это взаимодействие системы с окружающей ее средой в процессе достижения целей или сохранения равновесия;

функционирование — действие системы во времени;

управление — приведение системы в состояние равновесия или достижения цели;

интеграция — процесс и механизм объединения и связности элементов;

характеризуется интегративностью, системообразующими переменными,

факторами, связями и т.д.;

адаптация — приспособление системы к окружающей среде без потери своей идентичности;

деградация — ухудшение характеристик системы;

разрушение — приведение к неупорядоченности, повышение энт-

ропийности вплоть до достижения хаоса;

рост — увеличение количественных характеристик системы;

агрессия — подавление характеристик системы в целях ее уничтожения, разрушения или насильственной интеграции;

поглощение — насильственная интеграция.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИС

В широком смысле информационная система есть совокупность технического, программного и организационного обеспечения, а также персонала, предназначенная для того, чтобы своевременно обеспечивать надлежащих людей надлежащей информацией.

Также в достаточно широком смысле трактует понятие информационной системы Федеральный закон РФ от 27 июля 2006 года № 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации»: «информационная система — совокупность содержащейся в базах

данных информации и обеспечивающих её обработку информационных

технологий и технических средств».

«Информационная система — система обработки информации,

работающая совместно с организационными ресурсами, такими как люди, технические средства и финансовые ресурсы, которые обеспечивают и распределяют информацию».

Российский ГОСТ РВ 51987 определяет информационную систему как

«автоматизированную систему, результатом функционирования которой является представление выходной информации для последующего использования».

В узком смысле информационной системой называют только

подмножество компонентов ИС в широком смысле, включающее базы данных, СУБД и специализированные прикладные программы. ИС в узком смысле рассматривают как программно-аппаратную систему,

предназначенную для автоматизации целенаправленной деятельности

конечных пользователей, обеспечивающую, в соответствии с заложенной в неё логикой обработки, возможность получения,

модификации и хранения информации.

В любом случае основной задачей ИС является удовлетворение конкретных информационных потребностей в рамках конкретной предметной области. Современные ИС де-факто немыслимы без использования баз данных и СУБД, поэтому термин «информационная система» на практике сливается по смыслу с термином «система баз данных».

. Большинство ИС включают в себя: диалоговый ввод-вывод, логику диалога, прикладную логику обработки данных, логику управления данными,

операции манипулирования файлами и базами данных.

Состав информационных систем:

Данные

Информация

Знания

Базы данных

База знаний

программное обеспечение

экспертные системы

локальные сети

защита информации

информационная безопасность

КЛАССИФИКАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

1. Классификация информационных систем по степени

автоматизации.

Ручные информационные системы характеризуются отсутствием

современных технических средств переработки информации и выполнением

всех операций человеком. Например, о деятельности менеджера в фирме, где отсутствуют компьютеры, можно говорить, что он работает с ручной ИС.

Автоматизированные информационные системы (АИС) — наиболее популярный класс ИС. Предполагают участие в процессе накопления,

обработки информации баз данных, программного обеспечения, людей и технических средств.

Автоматические информационные системы выполняют все операции по переработке информации без участия человека, различные роботы.

Примером автоматических информационных систем являются некоторые поисковые машины Интернет, например Google, где сбор информации о сайтах осуществляется автоматически поисковым роботом и человеческий фактор не влияет на ранжирование результатов поиска.

2.Классификация информационных систем по архитектуре.

Локальные ИС (работающие на одном электронном устройстве, не взаимодействующем с сервером или другими устройствами)

Клиент-серверные ИС (работающие в локальной или глобальной сети с единым сервером)

Распределенные ИС (децентрализованные системы в гетерогенной многосерверной сети).

По степени распределённости отличают:

настольные (desktop), или локальные ИС, в которых все компоненты (БД, СУБД, клиентские приложения) находятся на одном компьютере;

распределённые (distributed) ИС, в которых компоненты распределены по нескольким компьютерам.

Распределённые ИС, в свою очередь, разделяют на:

файл-серверные ИС (ИС с архитектурой «файл-сервер»);

клиент-серверные ИС (ИС с архитектурой «клиент-сервер»).

Вфайл-серверных ИС база данных находится на файловом сервере, а

СУБД и клиентские приложения находятся на рабочих станциях.

Вклиент-серверных ИС база данных и СУБД находятся на сервере, а

на рабочих станциях находятся клиентские приложения.

Всвою очередь, клиент-серверные ИС разделяют на двухзвенные и многозвенные.

Вдвухзвенных (англ. two-tier) ИС всего два типа «звеньев»: сервер баз данных, на котором находятся БД и СУБД (back-end), и рабочие станции, на которых находятся клиентские приложения (front-end). Клиентские приложения обращаются к СУБД напрямую.

Вмногозвенных (англ. multi-tier) ИС добавляются промежуточные

«звенья»: серверы приложений (application servers). Пользовательские клиентские приложения не обращаются к СУБД напрямую, они взаимодействуют с промежуточными звеньями. Типичный пример применения многозвенности — современные веб-приложения,

использующие базы данных. В таких приложениях помимо звена СУБД и клиентского звена, выполняющегося в веб-браузере, имеется как минимум одно промежуточное звено — веб-сервер с соответствующим серверным программным обеспечением.

3.Классификация по характеру обработки данных

По характеру обработки данных ИС делятся на:

информационно-справочные, или информационно-поисковые ИС, в которых нет сложных алгоритмов обработки данных, а целью системы является поиск и выдача информации в удобном виде;

ИС обработки данных, или решающие ИС, в которых данные подвергаются обработке по сложным алгоритмам. К таким системам в первую очередь относят автоматизированные системы управления и системы поддержки принятия решений.

4.Классификация по сфере применения.

Поскольку ИС создаются для удовлетворения информационных потребностей в рамках конкретной предметной области, то каждой предметной области (сфере применения) соответствует свой тип ИС.

Перечислять все эти типы не имеет смысла, так как количество предметных областей велико, но можно указать в качестве примера следующие типы ИС:

Информационные системы организационного управления —

обеспечение автоматизации функций управленческого персонала.

Информационные системы управления техническими процессами

—обеспечение управления механизмами, технологическими режимами на автоматизированном производстве.

Автоматизированные системы научных исследований —

программно-аппаратные комплексы, предназначенные для научных

исследований и испытаний.

Информационные системы автоматизированного проектирования

—программно-технические системы, предназначенные для выполнения проектных работ с применением математических методов.

Автоматизированные обучающие системы — комплексы программно-технических, учебно-методической литературы и электронные учебники, обеспечивающих учебную деятельность.

Интегрированные информационные системы — обеспечение автоматизации большинства функций предприятия.

Экономическая информационная система — обеспечение автоматизации сбора, хранения, обработки и выдачи необходимой информации, предназначенной для выполнения функций управления.

5.Классификация по охвату задач (масштабности).

Персональная ИС предназначена для решения некоторого круга задач

одного человека.

Групповая ИС ориентирована на коллективное использование информации членами рабочей группы или подразделения.

Корпоративная ИС в идеале охватывает все информационные процессы целого предприятия, достигая их полной согласованности,

безызбыточности и прозрачности. Такие системы иногда называют системами комплексной автоматизации предприятия.

6. Классификация информационных систем по характеру использования информации

Информационно-поисковые системы — система для накопления,

обработки, поиска и выдачи интересующей пользователя информации.

Информационно-аналитические системы — класс информационных систем, предназначенных для аналитической обработки данных с использованием баз знаний и экспертных систем.

Информационно-решающие системы — системы, осуществляющие накопление, обработку и переработку информации с использованием

прикладного программного обеспечения.

Управляющие информационные системы с использованием баз

данных и прикладных пакетов программ.

Советующие экспертные информационные системы, использующие

прикладные базы знаний,

Ситуационные центры (информационно-аналитические комплексы)

ТИПОВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ИС

1.Средства представления – обслуживает пользовательский ввод и отображает то, что ему предоставляет компонент логики представления с использованием соответствующей программной поддержки.

2.Компонент логики представления – управляет взаимодействием между пользователем и компьютером.

3.Компонент прикладной логики – набор правил для принятия решений,

вычислений и операций, которые должно выполнить приложение.

4.Логика управления данными – операции с базой данных, которые нужно выполнить для реализации прикладной логики (SQL –запросы).

5.Операции с базой данных – действия СУБД, реализующие логику управления данными, фиксация транзакций на физическом уровне.

6.Файловые операции – дисковые операции чтения и записи данных.

ТРЕБОВАНИЯ к ИС

Гибкость. Способность к адаптации и дальнейшему развитию.

Выполняется за счет средств общепринятой документации. Любая система со временем устаревает, чтобы ее модернизировать лучше привлечь группу самих разработчиков, следить за тем, чтобы не использовались устаревшие методы.

Надежность. Функционирование без искажения информации и потерь данных по техническим причинам. Резервное копирование,

протоколирование, поддержка надлежащего состояния каналов связи,

средств хранения информации.

Эффективность. ИС считается эффективной, если с учетом выделенных для нее ресурсов, она позволяет решить поставленную задачу в кратчайшие сроки. Оценка эффективности осуществляется в процессе переговоров заказчика и разработчика.

Безопасность. Свойство системы, в силу которого посторонние лица не имеют доступа к информации. Факторы, влияющие на безопасность:

большой объем программного кода, несовершенство компиляторов,

человеческий фактор, несовместимость программных блоков системы со сторонними блоками.