Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Разработка информационных систем. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего образования
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Инженерно-технологическая академия
В. В. ЛИСЯК
РАЗРАБОТКА
ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Учебное пособие
Ростов-на-Дону – Таганрог
Издательство Южного федерального университета
2019
УДК 004.415.2(075.8)
ББК 32.973(Я73)
Л639
Печатается по решению кафедры систем автоматизированного
проектирования Института компьютерных технологий и
информационной безопасности Южного федерального университета
(протокол № 9 от 7 марта 2019 г.)
Рецензенты:
зав. кафедрой информатики Таганрогского государственного
педагогического института им. А. П. Чехова, доктор технических наук,
профессор Я. Е. Ромм
профессор кафедры систем автоматизированного управления Института
радиотехнических систем и управления ЮФУ, доктор технических наук,
профессор В. И. Финаев
Лисяк, В. В.
Л639 Разработка информационных систем : учебное пособие / В. В. Ли-
сяк ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2019. – 96 с.
ISBN 978-5-9275-3168-4
В учебном пособии рассматриваются основные понятия и положения, связан-
ные с процессом разработки ИС, модели жизненного цикла ИС, инвариантные
компоненты и комплексы ИС, стадии создания и вопросы моделирования ИС, а
также современные технологии и CASE-средства, которые используются в процессе разработки ИС.
Учебное пособие предназначено для студентов всех форм обучения по
направлениям «Информатика и вычислительная техника», «Информационные
системы и технологии» и «Прикладная информатика».
УДК 004.415.2(075.8)
ББК 32.973(Я73)
ISBN 978-5-9275-3168-4
© Южный федеральный университет, 2019
© Лисяк В. В., 2019
© Оформление. Макет. Издательство
Южного федерального университета, 2019
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Информационные системы (ИС) являются наиболее наукоёмкими си-
стемами в современной технике. Разработчик ИС должен быть системным
специалистом, который решает не только задачи формализации и алгоритмизации процесса обработки информации, но и задачи выбора и при необходимости адаптации типового или разработки нового программного обеспечения (ПО) ИС.
Абстрактная система – образование, функционирующее, как единое це-
лое. Как ни странно, но такое очень лаконичное определение наиболее
полно определяет сущность понятия «система». В этом определении два
ключевых слова – «функционирующая» и «единое целое». При этом сочетание «система – единое целое» не вызывает споров, а для обсуждения
термина «функционирующая» кто-то может привести, например, валяющийся на колхозных задворках поломанный плуг. Однако можно отметить,
что плуг продолжает функционировать, так как в нём (как в системе) продолжается, например, процесс коррозии металла. Или, например, лес (как
система), поваленный в результате какой-либо природной или техногенной
катастрофы. Такая система продолжает функционировать, производя уголь,
нефть, удобрения, строительные материалы и т.д. Поэтому можно прийти к
выводу, что нефункционирующих систем нет.
Предметом рассмотрения в пособии является информационная система.
Любая система для своего функционирования должна потреблять информацию либо извне, как в разомкнутых системах, либо внутри себя, как самоорганизующаяся система. При этом система со временем или под воздействием внешних факторов может переходить из разомкнутой в самоорганизующуюся, но неизменным остаётся необходимость потребления информации. Отсюда можно предположить, что неинформационных систем
не существует. Если согласиться с этим соображением, то понятие системы
можно упростить и трактовать его как любой объект, рассматриваемый как
единое целое.
Для того чтобы отнести систему к той или иной области применения,
используют соответствующие термины, например, техническая система,
биологическая система, социологическая и т.п. Для придания системе ещё
более конкретного смысла добавляют характеристику, указывающую на её
назначение в рассматриваемой области. Так как материал пособия ориен-
Предисловие
4
тирован на разработку систем для области информатики, где основными
составляющими таких систем являются аппаратные и программные средства, то далее будем приводить примеры для таких систем. Так, например,
для более полного отражения назначения системы используют термины,
характеризующие специфику её назначения:
система программирования;
проектирующая система;
управляющая система;
поисковая система;
документирующая система
и многие другие.
Все перечисленные системы представляют семейство информационных
систем и в общем случае решают традиционные задачи, связанные с поиском, анализом, хранением, обработкой и выводом информации. Решение
таких задач требует определённого набора аппаратных и программных
средств. Поэтому можно сказать, что информационная система является
программно-аппаратным комплексом, предназначенным для решения широкого круга задач в автоматическом режиме или в автоматизированном, т.
е. с участием человека. При этом процесс решения прикладных задач сопровождается использованием ряда обслуживающих процедур (программ),
например, таких как документирование, визуализация и т. п.
Целью учебного пособия является изложение основ теоретических и
практических знаний в области разработки современных ИС.
Материал пособия, с одной стороны, представляет собой обобщение и
систематизацию знаний предшествующих дисциплин, с другой стороны –
раскрывает вопросы разработки ИС как целостной системы, которые не
были рассмотрены ранее.
В пособии приводятся основы разработки ИС, где студенты знакомятся
с методами и средствами, используемыми в процессе создания ИС, с требованиями, которые предъявляются к ним. Раскрывается общепринятая последовательность проектных процедур и их взаимозависимость, а также
вопросы выбора комплекса технических средств и выбора или разработки
программно-методических комплексов ИС. Эффективность будущей ИС во
многом зависит от того, насколько оптимально выбраны варианты построения ИС на ранней стадии её разработки. Эта задача решается на системном уровне проектирования ИС и реализуется различными методами моде-
Предисловие
5
лирования будущей системы. В связи с этим в пособии рассматривается
материал, связанный с основными методами и вопросами, связанными с
процессом моделирования систем.
При подготовке материала пособия использована литература [1–31].
Вопросы, рассмотренные в учебном пособии, в основном составляют
материал курсов лекций, которые читаются по дисциплинам «Проектирование и разработка информационных систем» и «Программные средства и
технологии разработки интеллектуальных информационных систем» по
направлениям «Информатика и вычислительная техника», «Информационные системы и технологии» и «Прикладная информатика».
6
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПОЛОЖЕНИЯ
При подготовке материала разд. 1 использована литература [1–5].
Информационные системы (ИС) – ресурс производства конкуренто-
способных товаров и услуг. Создание и эксплуатация ИС требуют значительных материальных затрат. В связи с этим исследования и разработка
методов, которые позволяют уменьшить затраты как при создании ИС, так
и при их эксплуатации, являются важнейшей составляющей процесса автоматизации деятельности предприятия.
Проект ИС – комплект документов, регламентирующих и раскрывающих проектные решения по разработке и эксплуатации ИС. Проект описывает архитектуру ИС, её компоненты и их характеристики, а также и другие
проектные решения.
Разработка ИС – процесс перехода от технического задания (ТЗ) к
проекту ИС. Реализация процесса всегда выполняется на базе известных
методов разработки ИС, истории разработок и учёта существующих аналогов.
Метод (методика) разработки (проектирования) – алгоритм, зада-
ющий состав проектных действий, их ресурсное обеспечение и очерёдность
выполнения, а также состав разработчиков.
В процессе разработки ИС реализуются проектные действия, формирующие или редактирующие проект, а также оценивающие в соответствии
с принятыми критериями результаты разработки.
Жизненный цикл (ЖЦ) ИС – последовательность этапов в разработке
ИС, ввода её в эксплуатацию и промышленное функционирование до её
морального износа, т. е. до времени, когда дальнейшая эксплуатация ИС
становится экономически не выгодной. Понятие жизненного цикла оказывается полезным и при решении вопроса: разрабатывать ИС своими силами
или купить типовую ИС и адаптировать её к условиям своего предприятия?
1.1. Принципы создания ИС
Приступая к разработке новой ИС, независимо от её будущей архитектуры, необходимо базироваться на некоторых основополагающих принципах, соблюдение которых не только повышает эффективность проекта в
целом, но и закладывает возможность создания конкурентно-способного
продукта. Познакомимся с некоторыми основными принципами.
1.1. Принципы создания ИС
7
Принцип системного единства. Соблюдение этого принципа позволяет обеспечить системную целостность и связность элементов, составляющих объект, и всего объекта в целом, т. е. иерархичность представления
объекта. Например, в системах проектирования микроэлектронной аппаратуры функционируют несколько библиотек, которые построены на базе
иерархического подхода и позволяют проектировать объекты с сотнями
миллионов составляющих его элементов. Этот принцип является одним из
краеугольных моментов в процессе создания систем управления, проектирования и множества других ИС.
Принцип открытости системы (совместимости и развития). Соблюдение этого принципа является важнейшим условием создания современных, конкурентно-способных ИС. Разработка систем с использованием
принципа открытости позволяет:
выполнять перенос ПО с одной аппаратной платформы на другую;
выполнять модификацию ИС с целью пополнения её функциональ-
ных возможностей;
сокращать время разработки ИС за счёт использования эффективно-
го процесса компоновки системы из ранее разработанных компонентов;
значительно расширить возможность адаптации ПО к конкретным
условиям применения;
рационально использовать трудовые ресурсы, используя преем-
ственность ПО и возможность его развития.
Основным методом реализации принципа открытости является создание интерфейса для связи с другими системами или подсистемами.
Принцип стандартизации. Из названия этого принципа следует, что
он призван унифицировать, типизировать и стандартизировать компоненты
систем, которые являются инвариантными в отношении обрабатываемых
объектов, а также в отношении специфики применения в тех или иных областях.
Кроме того принцип стандартизации обеспечивает установление правил, которые упорядочивают деятельность по созданию и развитию ИС.
Унификацию и типизацию проходят компоненты, которые будут многократно применяться. Такие компоненты периодически проверяются на
соответствие современным требованиям и при необходимости модифицируются.
1. Основные понятия и положения
8
1.2. Виды обеспечений ИС
ИС – комплекс различных видов обеспечения процесса создания ИС.
Стандарт предусматривает следующие виды обеспечения, связанные с техническими, математическими, программными, информационными, лингвистическими, методическими, организационными и юридическими аспектами процесса работы над проектом.
Техническое обеспечение (ТО) в стандарте определяется как совокупность взаимодействующих технических средств, которые обеспечивают автоматизированную обработку информации. В состав ТО включаются как
универсальные средства вычислительной техники, так и специализированные средства автоматизированной обработки информации.
Математическое обеспечение (МО) стандарт определяет как комплекс
необходимых для автоматизированной (автоматической) обработки информации математических методов, моделей и алгоритмов. Математическая модель – совокупность средств, представляющих функционирование
объекта и расчёт его параметров. Алгоритм проектирования представляет
собой последовательность предписаний по обработке информации. МО реализуется в виде программ и сопровождающей документации.
Программное обеспечение (ПО) стандарт определяет как комплекс необходимых для автоматизированной (автоматической) обработки информации программ. В ПО выделяется системная и проблемная (прикладная)
части. Системная часть необходима для функционирования ИС, её создания и модернизации. Прикладное ПО обеспечивает решение конкретных
прикладных задач предметной области.
Информационное обеспечение (ИО) определяется комплексом сведений, обеспечивающих автоматизированную (автоматическую) обработку
информации. В ИО включаются нормативно-справочные материалы, плановые задания, системы принятой документации, перспективы развития
предметной области и многая другая информация, которая объединяется в
понятие автоматизированного банка данных (АБД). Основными компонентами банка данных являются: базы данных и система управления базами
данных (СУБД).
Лингвистическое обеспечение (ЛО) стандарт определяет как необходимые языки, а также методы работы с текстами для автоматизированной (автоматической) обработки информации. В составе ЛО различают входные,
1.3. Типы и классификация ИС
9
базовые и выходные языки. Посредством входного языка обеспечивается
представление объекта и задания на его обработку. С помощью базового
языка дополняется первичное описание объекта и представляются сведения
по процедурам информационного обмена. Выходной язык представляет результаты в требуемой форме.
Методическое обеспечение (МеО) определяет комплекс документов,
которые регламентируют состав, правила отбора и эксплуатации средств
автоматизированной (автоматической) обработки информации. МеО обеспечивает единую техническую политику на межотраслевом уровне, внутри
отрасли и в организации. МеО увязано с другими видами обеспечений и
отражается в документации по эксплуатации ИС.
Организационное обеспечение стандарт определяет как комплекс документов, регламентирующих состав организации, её подразделений и их
взаимосвязей, а также функции, которые выполняет каждое из подразделений, и правила и последовательность прохождения документов.
Юридическое обеспечение регулирует правовой статус информации.
1.3. Типы и классификация ИС
Можно выделить несколько типов ИС. Разделение на типы обусловлено
характером представления и логической организации информации об объекте. В связи с этим выделяются такие типы ИС, как фактографические,
документальные и геоинформационные.
Название фактографических ИС происходит от термина «факт», т. е. в
таких системах регистрируются факты. Вся информация имеет четкую
структуру и формат. Вследствие этого такой тип систем даёт однозначные
ответы на запросы.
В документальных ИС решается класс задач, не предполагающий, в отличие от фактографических ИС, однозначного ответа на запрос. В таких
системах информация об объекте, как правило, не структурирована и состоит из текстовых документов. Основное назначение документальных ИС
заключается в формировании списка документов, в какой-то мере удовлетворяющих запросам. Например, сформировать список статей, где есть
термин «синтез».
Геоинформационные системы, которые также называются географическими информационными системами, работают с данными, представлен-
1. Основные понятия и положения
10
ными как в графическом, так и в текстовом формате. При этом текст привя-
зывается к определённому графическому объекту, что позволяет эффективно выполнять поиск, анализ, редактирование оцифрованных карт и получение информации об объектах. Такие системы находят широкое применение
в таких областях, где решаются картографические, геологические, метеорологические, землеустроительные, экологические задачи, а также задачи
муниципального управления, транспортные, экономические и оборонные.
Все компоненты ИС – база данных, СУБД и клиентские приложения
могут находиться или на одном компьютере, или на нескольких. В первом
случае имеем локальную ИС, во втором случае – распределённую ИС. В
распределённых ИС различают:
файл-серверные ИС;
клиент-серверные ИС.
Разница между файл-серверными и клиент-серверными ИС заключает-
ся в том, где установлены её компоненты. При этом в случае, когда размещение БД выполняется на сервере, а на рабочих станциях (РС) размещаются СУБД и приложения, это типичный признак файл-серверных ИС. Когда
все приложения размещаются на РС, а остальные компоненты на сервере,
то имеем двухзвенную клиент-серверную ИС, так как имеем два звена –
сервер и рабочие станции. Если в двухзвенную ИС ввести дополнительные
звенья в виде серверов приложений, то получится многозвенная клиентсерверная ИС.
Например, современные веб-приложения представляют собой обычно
трёхзвенные ИС, так как в них одно звено – СУБД, другое звено – клиентское, третье звено – веб-сервер с серверным ПО.
Обработка данных в ИС может выполняться простыми или сложными
алгоритмами. Как правило, простые алгоритмы обработки данных используются в информационно-справочных (или поисковых) ИС в основном для
поиска информации, её формирования и вывода в требуемой форме. В современной концепции автоматизации предприятия информационносправочные и поисковые ИС интегрированы в систему, которая называется
автоматизированной системой научных исследований (АСНИ). Функции,
выполняемые такими системами, значительно сложнее и многочисленнее,
чем справочные или поисковые функции. Например, АСНИ реализуют такие функции, как:
накопление и анализ научных и измерительных данных;
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]