2.3 Многослойное представление информационной системы

ИС можно рассматривать как сложную систему, состоящую из нескольких взаимодействующих слоев (рис. 2). В основании пирамиды, представляющей ИС, лежит слой компьютеров - центров хранения и обработки информации, и транспортная подсистема, обеспечивающая надежную передачу информации между компьютерами.

Приложения

Системные сервисы:

E- mail, WWW и др.

СУБД

Сетевая операционная система

Транспортная система: локальная и глобальная сеть

Компьютеры и компьютерное оборудование

Рис. 2. Иерархия слоев ИС

Над транспортной системой работает слой сетевых операционных систем, который организует работу приложений в компьютерах и предоставляет через транспортную систему ресурсы своего компьютера в общее пользование.

Над операционной системой работают различные приложения, но из-за особой роли систем управления базами данных (СУБД), хранящих в упорядоченном виде основную корпоративную информацию и производящих над ней базовые операции поиска, этот класс системных приложений обычно выделяют в отдельный слой ИС.

На следующем уровне работают системные сервисы, которые, пользуясь СУБД, как инструментом для поиска нужной информации среди миллионов и миллиардов байт, хранимых на дисках, предоставляют конечным пользователям эту информацию в удобной для принятия решения форме, а также выполняют некоторые общие для предприятий всех типов процедуры обработки информации. К этим сервисам относится служба WorldWideWeb, система электронной почты, системы коллективной работы и многие другие.

И, наконец, верхний уровень ИС представляют специальные программные системы, которые выполняют задачи, специфические для данного предприятия или предприятий данного типа. Примерами таких систем могут служить системы автоматизации банка, организации бухгалтерского учета, автоматизированного проектирования, управления технологическими процессами и т.п.

Конечная цель ИС воплощена в прикладных программах верхнего уровня, но для их успешной работы абсолютно необходимо, чтобы подсистемы других слоев четко выполняли свои функции.

Стратегические решения, как правило, влияют на облик ИС в целом, затрагивая несколько слоев сетевой "пирамиды", хотя первоначально касаются только одного конкретного слоя или даже отдельной подсистемы этого слоя. Такое взаимное влияние продуктов и решений нужно обязательно учитывать при планировании ИС, иначе можно столкнуться с необходимостью срочной и непредвиденной замены, например, сетевой технологии, из-за того, что новая прикладная программа испытывает острый дефицит пропускной способности для своего трафика.

2.4 Структурное обеспечение информационной системы

Как правило, ИС имеют сложную структуру, используют ресурсы нескольких категорий, состоит из отдельных частей, называемых подсистемами.

Подсистема - это часть системы, выделенная по какому-либо признаку. Общую структуру информационной системы можно рассматривать как совокупность подсистем независимо от сферы применения. В этом случае говорят о структурном признаке классификации, а подсистемы называют обеспечивающими.

Подсистемы осуществляют обеспечение: техническое, математическое, информационное, программное, лингвистическое, организационное, правовое, и эргонометрическое.

Техническое обеспечение - комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы

Комплекс технических средств составляют:

• компьютеры любых моделей;

• устройства сбора, накопления и вывода информации;

• сетевые устройства;

• эксплуатационные материалы и др.

В последующих лекция мы более подробно остановимся на технических средствах ИС.

Математическое и программное обеспечение - совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.

К средствам математического обеспечения относятся:

• средства моделирования процессов управления;

• типовые задачи управления;

• методы математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и др.

В состав программного обеспечения входят: системное программное обеспечение (системные программы); прикладное программное обеспечение (прикладные программы); Инструментальное обеспечение (инструментальные системы).

Более подробно программное обеспечение будет рассмотрено в лекции 5.

Важным элементом программного обеспечения является техническая документация, содержащая описание задач, экономико-математическую модель задачи, перечень программных модулей алгоритм программы, список используемых обозначений, контрольные примеры.

Информационное обеспечение - совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных. Назначение подсистемы информационного обеспечения состоит в современном формировании и выдаче достоверной информации для принятия управленческих решений.

К лингвистическому обеспечению ИС относится естественные и искусственные языки, а также средства их лингвистической поддержки: словари лексики естественных языков, тезаурусы (специальные словари основных понятий языка, обозначаемых отдельными словами или словосочетаниями, с определенными семантическими отношениями между ними) предметной области, переводные словари и др.

Организационное обеспечение - совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.

Организационное обеспечение реализует следующие функции:

• анализ существующей системы управления организацией, где будет использоваться ИС, и выявление задач, подлежащих автоматизации;

• подготовку задач к решению на компьютере, включая техническое задание на проектирование и внедрение ИС и технико-экономическое обоснование ее эффективности;

• разработку управленческих решений по составу и структуре организации, методологии решения задач, направленных на повышение эффективности системы управления.

Следит за работоспособностью техники (профилактика, ремонт).

Правовое обеспечение - совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функционирование ИС, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации.

Главной целью правового обеспечения является укрепление законности. В состав правового обеспечения входят законы, указы, постановления государственных органов власти, приказы, инструкции и другие нормативные документы министерств, ведомств, организаций, местных органов власти. В правовом обеспечении можно выделить общую часть, регулирующую функционирование любой информационной системы, и локальную часть, регулирующую функционирование конкретной системы.

Эргонометрическое обеспечение

Эргономика (от греч. ergon работа и nomos закон) - научно-прикладная дисциплина, занимающаяся изучением и созданием эффективных систем, управляемых человеком.

Эргономика - отрасль науки, изучающая человека (или группу людей) и его (их) деятельность в условиях производства с целью совершенствования орудий, условий и процесса труда. Основной объект исследования эргономики - системы человек-машина. Эргономика - дисциплина, изучающая движение человека в процессе производственной деятельности, затраты его энергии, производительность и интенсивность при конкретных видах работ. Эргономика исследует не только анатомические и физиологические, но также и психические изменения, которым подвергается человек во время работы. Результаты эргономических исследований используются при организации рабочих мест, а также в промышленном дизайне. Эргономика - отрасль междисциплинарная, черпающая знания, методы исследования и технологии проектирования из следующих отраслей человеческого знания и практики:

• Инженерная психология

• Психология труда, теория групповой деятельности, когнитивная психология

• Гигиена и охрана труда, научная организация труда

• Антропология, антропометрия

• Медицина, анатомия и физиология человека

• Теория проектирования

• Теория управления

Компьютерные информационные технологии (КИТ)

Лекция 3

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Ч1.

В настоящее время к техническому обеспечению информационных систем относят электронные вычислительные машины (компьютеры) и сетевое оборудование.

Сетевое оборудование будет изучаться в лекциях, посвященных компьютерным сетям.

3.1 Классификация электронных вычислительных машин

Электронные вычислительные машины (ЭВМ)- в настоящее время более применимый термин- компьютеры- являются основным элементом информационной системы.

В общем случае ЭВМ можно классифицировать по ряду признаков.

1. По принципу действия ЭВМ делятся на три больших класса в зависимости от формы представления информации, с которой они работают:

• АВМ – аналоговые вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, то есть в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения);

• ЦВМ – цифровые вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной (цифровой) форме;

• ГВМ – гибридные вычислительные машины комбинированного действия работают с информацией, представленной как в цифровой, так и в аналоговой форме. ГВМ совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. Их целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.

2. По назначению ЭВМ можно разделить на три группы:

• универсальные ЭВМ предназначены для решения самых различных инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и в других мощных вычислительных комплексах. Характерными чертами универсальных ЭВМ является: высокая производительность; разнообразие форм обрабатываемых данных при большом диапазоне их изменения и высокой степени их представления; обширная номенклатура выполняемых операций, как арифметических, логических, так и специальных; большая емкость оперативной памяти; развитая организация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подключение разнообразных видов внешних устройств;

• проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими процессами. Они используются для регистрации, накопления и обработки относительно небольших объемов данных, выполнения расчетов по относительно несложным алгоритмам. Проблемно-ориентированные ЭВМ обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами;

• специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Узкая ориентация ЭВМ позволяет четко определить их структуру, существенно снизить сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы. К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения для согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем или специализированного технологического обрудования..

3. По размерам и функциональным возможностям ЭВМ делятся на:

• сверхбольшие (суперЭВМ) – мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллионов - десятки миллиардов операций в секунду, и с объемом оперативной памяти в десятки Гбайт.

Для оценки производительности компьютеров в мире используется понятие количество операций над числами с плавающей запятой в секунду - флопс (floating – point operations per second). Не так давно супер ЭВМ преодолели производительность в один терафлопс – триллион (10 ¹²) операций в секунду. СуперЭВМ состоят, как правило, с очень большого числа процессоров и реализуют принцип параллельных вычислений. СуперЭВМ ASCII Red, например, содержит 9298 микропроцессоров Intel Pentium Pro. По оценке специалистов к 2030 году появятся суперЭВМ c производительностью 10 ²¹ флопс.

В настоящее время в мире насчитывается несколько тысяч суперЭВМ, таких как Cray 3, Cray 4, Cray Y-MP C90 фирмы Cray Research, Cyber 205 фирмы Control Data, SХ-3 и SХ-Х фирмы NЕС, VP 2000 фирмы Fujitsu (Япония), VРР 500 фирмы Siemens (ФРГ). Среди лучших суперЭВМ можно отметить и суперкомпьютер «СКИФ», в рамках союзного договора между Россией и Беларусью.

• большие ЭВМ чаще всего называют мэйнфреймами (Mainframe). К мэйнфреймам относят, как правило, компьютеры, имеющие производительность десятки миллионов операций в секунду, емкость памяти до 1000 Мбайт и многопользовательский режим работы. Основные направления эффективного применения мэйнфреймов – это решение научно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и их ресурсами. Родоначальником современных больших ЭВМ является фирма IBM.

• малые (мини-ЭВМ) используются чаще всего для управления технологическими процессами. Они более компактны и значительно дешевле больших ЭВМ. Мини-ЭВМ имеют быстродействие десятки миллионов операций в секунду, объем оперативной памяти 512 Мбайт, и могут также поддерживать многопользовательский режим.

• сверхмалые (микро-ЭВМ) обязаны своим появлением изобретению микропроцессора. Именно наличие микропроцессора служило первоначально определяющим признаком микроЭВМ, хотя сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ. Микро-ЭВМ делятся на универсальные и специализированные; в свою очередь и универсальные и специализированные микро-ЭВМ делятся на многопользовательские и однопользовательские:

  • Универсальные многопользовательские микроЭВМ представляют собой мощные микроЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.

  • Универсальная однопользовательская микро-ЭВМ – это ничто иное, как хорошо известный персональный компьютер (ПК).

  • Специализированные многопользовательские микро-ЭВМ используются в сетевых вычислительных системах и называются серверами.

  • Специализированные однопользовательские микро-ЭВМ представляют собой рабочие станции, и используются для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и др.).

Следует отметить, что приведенная выше классификация ЭВМ носит достаточно условный характер и может быть расширена по ряду других признаков.