Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы информатики, организации ЭВМ, вычислительных и информационных систем. Учебное пособие
.pdf
Верификация моделей. Было бы хорошо, если бы по модели
можно было бы делать формальные заключения об ее свойствах:
модель непротиворечива, согласована, эффективна и т. п. Кое-что
UML позволяет проверить, но, конечно, очень мало. Здесь уместно
привести аналогию с традиционными системами программирова-
ния: они позволяют быстро и надежно избавиться от синтаксиче-
ских ошибок, но с логическими ошибками дело обстоит гораздо
хуже.
Группа OMG и стандартизация UML
UML – это стандартная нотация для моделирования объектно-
ориентированных систем. Она официально поддерживается Object
Management Group (OMG) и компаниями, которые входят в эту
группу, то есть, другими словами, большинством тех, кто занимает-
ся бизнесом в области объектно-ориентированного программного
обеспечения. UML предназначен для спецификации, конструирования, визуализации и документирования артефактов сложных систем
программного обеспечения.
Во-первых, важно отметить, что этот язык является сплавом
концепций методов Буча, OMT и OOSE. В результате такого подхода был создан единый, общий и широко используемый язык моде-
лирования для пользователей этих и других методов.
Во-вторых, UML дает возможность охватить практически все
то, что может быть сделано с помощью существующих методов.
Так, например, авторы UML принимали во внимание моделирова-
ние параллельных распределенных систем с тем, чтобы обеспечить
возможность адекватного использования UML в этой области.
В-третьих, в центре внимания разработчиков UML было созда-
ние стандартного языка, а не стандартного процесса моделирования. Хотя UML должен быть применимым в контексте любого процесса, опыт показал, что для различных организаций и областей
приложений требуются различные процессы. Например, процесс
разработки программного обеспечения сложных систем реального
времени в авионике, от которых зависят жизни людей, значительно
отличается от разработки программного обеспечения для других
целей. Поэтому усилия были прежде всего сосредоточены на общей
метамодели (унифицирующей семантику), а во-вторых, на общей
нотации (обеспечивающей воспринимаемое человеком воплощение
этой семантики). Авторы UML поддерживают процесс разработки,
140
который управляется случаями использования (use-case), является
архитектурно-центрическим, итерационным и пошаговым.
Диаграммы В UML
В рамках языка UML все представления о модели сложной системы фиксируются в виде специальных графических конструкций,
получивших название диаграмм. Определены следующие виды ка-
нонических диаграмм:
1. Диаграмма вариантов использования.
2. Диаграмма классов.
3. Диаграмма состояний.
4. Диаграмма деятельности.
5. Диаграмма последовательности.
6. Диаграмма кооперации.
7. Диаграмма компонентов.
8. Диаграмма развертывания.
Каждая из этих диаграмм детализирует и конкретизирует раз-
личные представления о модели сложной системы в терминах языка
UML.
4.5. Базы данных – хранилище информационной
системы [1]
Для упорядоченного хранения и обработки больших объѐмов
информации создаются базы данных.
База данных в сокращении БД – это совокупность специаль-
ным образом организованных данных, которые хранятся в памяти
вычислительной системы и отражают состояние и взаимодействие
объектов в определѐнной предметной области.
Вычислительная система в данной ситуации — это компью-
тер или компьютерная сеть. База данных, которая хранится в памяти
на отдельном компьютере, называется централизованной. В свою
очередь, база данных, которая хранится в памяти компьютерной се-
ти, называется распределѐнной.
База данных – это компьютерная информационная модель не-
которой реальной системы. К примерам можно отнести клиентов
интернет магазина, жителей Российской Федерации, абитуриентов,
поступающих в определѐнный ВУЗ, клиентов банка, участниц кон-
курса «Мисс Россия» и так далее.
141
Такую систему называют предметной областью базы данных
и информационной системы, в которую входит база данных.
Виды моделей данных делятся на: иерархические, сетевые и
реляционные. А также в последнее время начали разрабатываться и
использоваться другие виды моделей данных, такие как объектно-
ориентированные, объектно-реляционные, многомерные и так
далее.
Иерархическая модель данных – это модель данных, где исполь-
зуется представление базы данных в виде древовидной (иерархической) структуры, состоящей из объектов (данных) различных уров-
ней (рис. 54)
Рис. 54 – Иерархическая модель данных
Между объектами в этой модели существуют связи, каждый
объект может включать в себя несколько объектов более низкого
уровня.
Для большей наглядности приведем пример иерархической модели данных исходя из следующего условия: на кафедре Физики,
математики и информатики работают три преподавателя. Иванов
Иван Николаевич преподаѐт физику, Андреева Елена Алексеевна
преподаѐт математику, а Рудков Игорь Сергеевич преподаѐт ин-
форматику (рис. 55).
Рис. 55 – Пример иерархической модели данных
142
Сетевая модель данных – это структура, в которой любой элемент может быть связан с любым другим элементом.
Сетевая модель данных – это расширение иерархической моде-
ли. Так как если в иерархической модели элементы нижнего уровня
строго подчинены элементам верхнего уровня, то в сетевой модели
нет строгого подчинения (рис. 56).
Рис. 56 – Отличия сетевой модели от иерархической
Для иллюстрации сетевой модели возьмѐм простой пример:
Маша любит слушать музыку и играть в компьютер, Андрей занимается спортом и также любит играть в компьютер, Таня любит читать книги и заниматься спортом, Антон любит слушать музыку и
читать книги.
Изобразим все это графически на рис. 57. Машу, Андрея, Таню
и Антона изобразим в виде прямоугольников, так же, как и их увлечения: чтение, музыка, компьютер, спорт, и подпишем соответствующим образом. Далее по условию Маша любит слушать музыку и играть в компьютер. Проведѐм прямые от Маши к еѐ увлечениям. Затем аналогичным образом поступим и с другими ребятами.
Исходя из нашей схемы, мы можем сказать, кто и чем увлекается, а
также, при необходимости ответить на некоторые вопросы. Напри-
мер, «Сколько ребят любит играть в компьютер, и кто именно?».
Смотрим на элемент «Компьютер». Можно ответить на поставленный вопрос: двое ребят любят играть в компьютер, и, идя по пря-
мым, мы видим, что это Маша и Андрей.
Рис. 57 – Пример сетевой модели данных
143
Переходим к реляционной модели данных. Эта модель является
более распространѐнной.
Реляционная модель данных – это совокупность данных, которые представлены в виде двумерных таблиц.
Из определения можно сделать вывод, что основной информа-
ционной единицей реляционной базы данных является таблица.
Такая база данных может состоять как из одной, так и из множества
взаимосвязанных таблиц.
Таблица реляционной базы данных состоит из записей и по-
лей. Записи – это строки таблицы, а поля – это, соответственно,
столбцы.
В записи должна содержаться информация только об одном
объекте: например, данные об одной из участниц конкурса «Мисс
Россия» (имя, фамилия, город, возраст и так далее). В свою очередь
поле содержит информацию о значениях только одной из характеристик объектов: например, только имена всех участниц, или толь-
ко фамилии, или только города и так далее (рис. 58).
Рис. 58 – Пример таблицы реляционной БД
Если нам необходимо записать структуру таблицы в строчном
представлении, то она будет выглядеть следующим образом:
На первом месте будет идти ИМЯ таблицы, далее, в скобках перечисляются имена существующих полей. Например, Имя_поля_1,
Имя_поля_2 и т.д.
То есть, если брать в качестве примера для строчного пред-
ставления таблицу с данными об участницах конкурса «Мисс Рос-
сия», то она будет выглядеть следующим образом:
Участницы (Имя, Фамилия, Город, Возраст).
144
Для описания поля используются следующие характеристики:
имя, тип, размер, формат данных поля.
Все имена полей таблицы должны быть различными. Каждое
поле таблицы имеет определѐнный тип. Тип поля зависит от его
свойства:
Первое свойство: множество значений, которые оно может
принимать;
Второе свойство: множество операций, которые над ним мож-
но выполнять.
Типы полей бывают следующих видов: символьные, числовые,
логические, дата / время, денежные, гиперссылка и так далее.
Пример полей и соответствующих им значений показан на рис. 59
Рис. 59 – Пример типов полей и возможных значений
Символьный тип выбирается в том случае, если нам необходи-
мо ввести текстовые или числовые данные, которые не требуют вы-
числения,
Числовой тип – если нам необходимо ввести произвольные
числовые значения.
Логический тип предназначен для полей, данные в которых мо-
гут принимать только два значения: Да (Истина) и Нет (ложь).
Тип дата – если нам необходимо будет вводить дату и время в
различных форматах.
Денежный тип предназначен для поля, в котором будут содер-
жаться числовые денежные значения.
Тип Гиперссылка – это поле-ссылка на некоторый документ или
файл.
Длина поля (размер) указывает максимальное количество сим-
волов, которые могут содержаться в поле. Например, для нашей
145
таблицы «Участницы» могут быть установлены следующие типы
полей данных (рис. 60):
- Символьный тип: Имя, Фамилия, город.
- Числовой тип: Возраст.
Рис. 60 – Пример двух типов полей БД
В таблице базы данных существует такое понятие как
ключ. Ключ – это поле или совокупность полей, значения которых в
записях не повторяются, то есть являются уникальными.
Рассмотрим таблицу участниц «Мисс Россия». Добавим в
неѐ пятое поле, которое назовѐм «Порядковый номер», и пронуме-
руем наших участниц по порядку. Также в нашей таблице
есть четыре поля, которые содержат в себе информацию об имени,
Фамилии, городе и возрасте участниц (рис. 61). Уникальным полем
(ключом) в данной таблице будет являться «Порядковый номер»,
так как данные во всех остальных полях могут повторяться.
Рис. 61 – Таблица БД с добавленным ключевым полем
Если представить данную таблицу в строчном представлении,
то получим следующее:
146
Как видите, появилось подчѐркнутое имя поля «Порядковый
номер». Это говорит о том, что данное поле является ключом в
представленной таблице.
Система управления базами данных или СУБД – это комплекс
языковых и программных средств, предназначенных для создания,
ведения и использования базы данных многими пользователями.
В зависимости от того, какой вид модели данных используется,
выделяют иерархические, сетевые и реляционные СУБД (рис. 62).
Рис. 62 – Виды СУБД
Более распространѐнными для использования на персональных
компьютерах являются полнофункциональные реляционные СУБД.
Они выполняют одновременно две функции: функцию системных
средств и функцию пользовательского инструмента для создания
приложений. Примером этой СУБД является Microsoft Access.
Полноценная информационная система на компьютере состоит
из трѐх частей:
- СУБД;
- База данных
- Приложение.
С помощью СУБД можно:
• создавать структуры базы данных;
• заполнять базу данных информацией;
• изменять (редактировать) структуру и содержание базы дан-
ных;
• искать необходимую информацию в базах данных;
• сортировать данные;
• выводить необходимую информацию на экран монитора, в
файл и на бумажный носитель.
• устанавливать защиту базы данных.
147
4.6. Информационные процессы – основа информационных
систем [1]
Понятие и структура информационного процесса
Одной из особенностей развития современного общества явля-
ется усложнение систем жизнеобеспечения, таких как транспорт,
средства связи, промышленные объекты и т.д., которые, в свою очередь, следует считать крупными информационными комплексами.
В этих комплексах сосредоточены разнородные объекты, объединенные между собой информационными потоками, состоящими из
информации различных видов, например, экономической, технологической и др. Необходимость ее хранения, поиска, передачи, обработки, распределения и выдачи диктует создание банков информации и информационных сетей, образующих особые информационные предприятия или системы. Их работа основана на общности
информационных процессов и законов в различных системах и сфе-
рах человеческой деятельности.
Для оптимального построения и расчета систем информационных процессов необходима теория, определяющая общие закономерности получения, преобразования и обработки информации. Та-
кая теория успешно интенсивно развивается- это теория информа-
ционных процессов, она отличается от классической теории информации прежде всего тем, что изучает информацию во всей ее полноте и динамике. Теория информационных процессов содержит три
основных компонента:
модель, описывающую с помощью абстрактных объектов за-
кономерности поведения реальных информационных систем в
идеализированной форме;
исходные понятия, фундаментальные законы и принципы, по-
средством которых выражаются связи и отношения между аб-
страктными объектами идеализированной модели;
совокупность логических следствий, которая вытекает из фун-
даментальных законов и принципов теории.
Информационный процесс возникает в результате установления
связи между двумя материальными объектами: источником (генера-
тором) и потребителем (приемником, получателем) информации.
Под информационным процессом понимаются процессы полу-
чения, хранения, транспортировки, преобразования и представления
информации, взятые по отдельности или в совокупности.
148
Содержание и характер информационного процесса определя-
ются информационной системой, в которой он протекает.
Информационные процессы обладают следующими свойства-
ми:
всякий информационный процесс связан с конкретным ма-
териальным объектом или системой объектов и протекает в каче-
ственно определенных пространственно-временных границах;
любой информационный процесс складывается во времени
из нескольких качественно и количественно различимых стадий,
фаз, событий или состояний, протекающих в более узких простран-
ственно-временных границах по сравнению с рассматриваемым
процессом. Например, восприятие, обработка, хранение информа-
ции является стадиями или фазами информационного процесса,
протекающими в определенных пространственно-временных границах;
информационный процесс представляет собой в конечном
итоге составную часть более широких в пространственновременном отношении процессов.
Развитие современных средств и методов преобразования и обработки информации привело к развитию автоматизированных ин-
формационных систем ИС, таких как информационно-поисковые
системы, банки данных и др. Общим для структуры информационных систем является наличие:
входной информации;
технических средств, необходимых для преобразования вход-
ной информации, хранения и отображения информации;
группы операторов, которые выполняют функции ввода ин-
формации в технологическую систему, получают информацию
с выхода системы и используют эту информацию для целей
управления.
Входная информация поступает либо с помощью первичных
преобразователей информации, т.е. измерительных приборов, либо
с подготовленных человеком или машиной документов различных
форм: таблиц, графиков, чертежей, книг.
Для отображения реального информационного процесса необходимо учитывать, по меньшей мере, следующие группы его харак-
теристик:
149
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]