Введение

По мере развития техники и технологий масштабы и сложность систем, создаваемых человеком, достигли беспрецедентного уровня. С одной стороны, это приводит к появлению новых возможностей, с другой — к усложнению проблем, которые возникают при создании и использовании таких систем, причем трудности могут возникать на протяжении всей жизни системы и на всех уровнях ее структуры.

При создании современных информационных систем, в том числе систем дистанционного образования, ключевой является проблема совместимости, сложность которой быстро возрастает по мере роста масштабов и интегрированности системы. Создание таких систем возможно только на основе специальной методологии, решающей проблемы совместимости и учитывающей как особенности создаваемых систем дистанционного образования, так и используемой информационной инфраструктуры. Признано, что в основе такой методологии должны лежать принципы открытых систем.

1. Основы обеспечения мобильности программ и данных в информационных системах

1.1. Особенности современных информационных систем как объектов разработки

В различных областях проектирования и производства тех­нологические нововведения зарождаются и приобретают значение в процессе изменения масштабов создаваемых объектов. При этом основ­ную роль часто играют не только физические масштабы создаваемых объектов, но и масштабы сложности их функционирования и разра­ботки, а также принципиальный рост требований к показателям ка­чества этих объектов. Количественное увеличение или сокращение масштабов сверх некоторой меры неизбежно приводит к качественным изменениям, глубоко затрагивающим структурные и функци­ональные особенности самих объектов и процессов их проектирова­ния или производства. В результате появляются «переломные точки» принципиального изменения характеристик методологии и техноло­гии. В действительности такие «переломные точки» имеют размытые границы во времени и занимают зачастую годы [2].

Быстрый рост ресурсов современных ЭВМ по памяти и произво­дительности, стимулированный потребностями развития приклад­ных программных средств (ПС) и баз данных (БД), открыл принци­пиально новые возможности для решения функциональных задач в информационных системах всех отраслей народного хозяйства. Это привело к значительному усложнению проблемно-ориентированных прикладных программных комплексов и увеличению используемых ими вычислительных ресурсов. Для создания сложных прикладных программ и баз данных потребовалось развитие технологий их раз­работки и повышение уровня автоматизации этих технологий. До­статочно большие ресурсы современных вычислительных машин по­зволили создавать комплексные системы автоматизированного про­ектирования информационных систем и программного обеспече­ния этих систем — CASE-системы (CASE — Computer–Aided System/ Software Engineering).

Современные концепции построения систем ДО основаны на принципах активного использования методического, технологического, алго­ритмического и программного задела из предшествующих проек­тов. Они предполагают и рекомендуют максимальное повторное ис­пользование в новых проектах созданных ранее прикладных ИС и их компонентов, а также переносимость без изменения с одной аппаратно-программной платформы на другую. Реализация этих принципов в прикладных ИС обеспечивается ориентацией на функ­ционирование в среде, соответствующей концепциям открытых сис­тем, реализующих сетевую обработку информации на распреде­ленных рабочих станциях и персональных ЭВМ, а также на испо­льзование операционных систем и средств реализации стандартов, протоколов и интерфейсов открытых систем с функциональными прикладными программами, конечными пользователями и базами данных. Возможность использования готовых решений, отработан­ных в ранних версиях продукта или разработках других фирм, опре­деляется степенью поддержки протоколов и интерфейсов с поль­зователями (GUI), с прикладными программами (API) и стан­дартной документацией (ODA).

При разработке и сопровождении сложных прикладных ИС для государственного, регионального, отраслевого управления, для ин­форматизации крупных компаний, коммерческих и финансовых структур за рубежом активно используются методы [2]:

• создания переносимых приложений, которые могут работать на основных типах компьютеров и операционных систем и с любыми из распространенных баз данных;

• обеспечения открытости средств разработки, возможности их интеграции с другими средствами и работы в разнородных операционных и сетевых средах;

• проектировании приложений в архитектуре клиент-сервер, позволяющей распределять системные ресурсы в соответствии с требованиями прикладной задачи и оптимизировать использование ресурсов каждого компьютера сети для решения общей задачи;

• использования реляционных баз данных, составляющих основу для накопления, хранения и использования больших объемов разнородных данных для прикладных ИС, а также при их создании и сопровождении;

• использования объектно-ориентированного подхода при создании прикладных систем;

• применения возможностей быстрого создания приложений и быстрого прототипирования;

• использования средств управления проектами и коллективной разработки.

Для выполнения этих функций большинство производителей тех­нологий и средств разработки приложений стремятся в той или иной степени применять основные стандарты, поддерживающие и обеспечивающие их реализацию. К их числу относятся стандарты откры­тых систем, стандарты на все виды интерфейсов (графический ин­терфейс пользователя, архитектура представления документов, ин­терфейс с прикладными программами, интерфейсы па передачу ин­формации по сети и многие другие), на жизненный цикл и методо­логию создания программных систем, на структуру и способы пред­ставления информации в репозитории и в базах данных, на языки и методы хранения, обработки и представления информации и т.д.

Разработка или выбор технологии и средств автоматизации созда­ния ИС должны базироваться на системном и технико-экономическом анализе достигаемого эффекта и потребных ресурсов на весь жизненный цикл программ и баз данных. Автоматизация и регла­ментирование этих процессов при наличии специализации и раз­делении труда в коллективах разработчиков являются основой для научно-технического прогресса в этой области. В качестве наиболее важной особенности развития прикладных ИС следует отметить тенденцию интеграции. К настоящему времени эта тен­денция проявилась буквально во всех составляющих архитектуры и структуры ИС и состоит в следующем [2].

Функциональная интеграция — объединение систем, ранее функ­ционировавших автономно, в еди­ную интегрированную ИС, обслуживающую все функции, подраз­деления и службы объекта, предприятия или учреждения.

Гетерогенные платформы распределенной обработки информа­ции. С функциональной интеграцией связана вторая важная осо­бенность современных ИС — распределенная обработка инфор­мации. Функции и подсистемы, интегрируемые в единую ИС, могут быть реализованы на программно-аппаратных платформах с разными архитектурами, расположенных в подразделениях пред­приятия, возможно, территориально удаленных друг от друга. Характерный гример таких ге­терогенных платформ — это комплексы распределенной обрабо­тки информации с архитектурой клиент-сервер, состоящие из функциональных серверов (серверов приложений, серверов баз данных, файловых серверов и т.д.) и автоматизированных рабо­чих мест пользователей на базе персональных компьютеров или рабочих станций, которые связаны через локальную или корпо­ративную сеть предприятия.

Проектируя такую распределенную интегрированную ИС, сис­темный интегратор должен найти решение, которое позволяет обес­печить взаимодействие приложений, поддерживаемых различными операционными системами, используя программное обеспечение промежуточного слоя, реализующее услуги среды распределенной обработки, и сетевое программное обеспечение. Прикладные про­граммы, предназначенные для совместного функционирования в такой гетерогенной среде, должны иметь интерфейсы, соответству­ющие интерфейсам служб и услуг среды. Для проектирования и про­граммирования таких прикладных программ необходимы инстру­ментальные средства, поддерживающие создание ИС с архитекту­рой клиент–сервер.

Интеграция неоднородных информационных ресурсов. Далее под ин­формационными ресурсами имеются в виду базы данных, базы зна­ний, базы программ повторного использования. Затраты на созда­ние этих ресурсов весьма значительны, а объем и ценность уже име­ющихся ресурсов велики и быстро возрастают. Поэтому при созда­нии современных ИС приходится решать две проблемы:

• обеспечение использования уже существующих информационных ресурсов при создании новой или развитии действующей ИС;

• обеспечение совместного использования общих (разделяемых) информационных ресурсов несколькими ИС различного назначения.

При этом следует учитывать, что информационные ресурсы, под­лежащие использованию в создаваемой ИС, могут быть реализова­ны с помощью разных моделей представлении данных, моделей пред­ставления знаний, языков программирования и функционировать в различных операционных системах. Следовательно, инструменталь­ные средства, применяемые для создания ИС, а также среда созда­ваемой ИС, в которой будут функционировать прикладные про­граммы, должны включать в себя компоненты, позволяющие обес­печить унифицированные представления информационных ресур­сов и способы обращения к ним.

Интеграция разных способов представления информации. В современных ИС требуется сочетать несколько разных видов информаци­онных технологий (ИТ), характер которых определяется способами представления информации. К ним относятся технологии:

• решения вычислительных задач и/или задач управления;

• обработки данных;

• обработки текстов;

• машинной графики;

• обработки изображений (статических и видеоизображений);

• обработки речевых сообщений.

Для того чтобы сочетать указанные ИТ в единой интегрирован­ной ИС, требуются прикладные программы, обрабатывающие со­ответствующие типы данных, и поддержка этих типов данных сис­темным программным обеспечением среды ИС (например, систе­мами управления базами данных.) Эти способы представления ин­формации, естественно, должны быть поддержаны средствами по­льзовательского интерфейса. Для этого требуются инструменталь­ные средства, позволяющие проектировать, программировать и со­провождать в эксплуатации ИС, в которых сочетаются разные спо­собы представления информации.

Интеграция информационных и/или вычислительных систем с телекоммуникационными системами. В последнее время активно развивается процесс создания и использовании единых интегрирован­ных информационно-телекоммуникационных систем (ИИТС) Та­кие системы объединяют функции ИС и систем передачи данных в тех случаях, когда предъявляются повышенные требования, напри­мер, по защите информации. Примерами таких ИИТС являются: сис­темы электронных межбанковских расчетов и другие системы фи­нансово-кредитной сферы, системы управления авиаперевозками, системы, обслуживающие правоохранительные организации стра­ны или региона.

Другой класс ИИТС — это глобальные информационные сети, в которых традиционные услуги связи дополняются услугами инфор­мационного обслуживания массовых пользователей. В настоящее время бурно развивается международная сеть Internet, в которой владель­цы информационных ресурсов предоставляют их пользователям че­рез соответствующие серверы. ИИТС представляют собой наиболее сложный класс современных ИС с точки зрения методов и средств их создания, сопровождения и развития. Потребность общества в ИИТС вызвала рождение нового класса средств доступа к информа­ционным ресурсам, средств проектирования и программирования клиентских и серверных приложений ИИТС.