Лекция БД_АСО. Лекция 1 Тема информационные технологии и системы определение информации и информационных технологий
 Скачать 133.5 Kb.
|
Лекция №1Тема ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ §1. Определение информации и информационных технологий Четкого и единственного определения термина «информация» не существует. Любое взаимодействие между объектами, в процессе которого один объект приобретает некоторую субстанцию, а другой ее не теряет, называется информационным взаимодействием. Передаваемая субстанция называется информацией. Из этого определения следует два наиболее общих свойства информации:
Информацией являются любые новые сведения о лицах, предметах, фактах, явлениях, событиях и процессах, независимо от формы их представления. Информация является одним из ценнейших ресурсом общества наряду с такими традиционными материальными видами ресурсами, как нефть, газ, полезные ископаемые и другие, а значит, процесс ее переработки по аналогии с процессами переработки материальных ресурсов можно воспринимать, как технологию. Тогда справедливы следующие определения. Информационные ресурсы – это совокупность данных, представляющих ценность для предприятия и выступающих в качестве материальных ресурсов. К ним относятся тексты, файлы с данными, знания и т.д. Информационные технологии – это совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающих сбор, хранение, обработку, вывод и распространение информации для снижения трудоемкости процессов использования информационных ресурсов, повышения их надежности и оперативности. В зависимости от конкретных прикладных задач, которые необходимо решить, можно использовать различные методы обработки данных, технические средства, поэтому выделяют три класса информационных технологий, которые позволяют работать с различными предметными областями:
Цель информационной технологии – производство информации для ее последующего анализа и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия. С появлением персонального компьютера начался новый этап развития информационной технологии. Основной целью становится удовлетворение персональных информационных потребностей человека, как в профессиональной, так и в бытовой сфере, по следующим критериям:
Целью информационной технологии управления является удовлетворение информационных потребностей всех без исключения сотрудников компании, имеющих дело с принятием решения. §2. Информационные системы. Информационная система – это организованная, упорядоченная совокупность документов, информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы (т.е. передачу информации) для достижения поставленной цели. Информационная технология тесно связана с ИС, которые являются для нее основной средой. Реализация функций ИС невозможна без знания ориентированной на нее информационной технологии. Однако информационная технология может существовать и вне сферы ИС. Первые информационные системы появились в 1950-х гг. В эти годы они были предназначены для обработки счетов и расчета заработной платы и реализовывались на электромеханических бухгалтерских счетных машинах. Это приводило к некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов. 1960-е гг. знаменуются изменением отношения к ИС. Информация, обработанная с помощью подобных систем, стала применяться для периодической отчетности по многим параметрам. Для этого организациям требовалось компьютерное оборудование широкого назначения, способное обслуживать множество функций. В 1970-х — начале 1980-х гг. информационные системы начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений. К концу 1980-х гг. концепция использования ИС вновь изменяется. Они становятся стратегическим источником информации и используются на всех уровнях в организациях любого профиля. ИС этого периода, предоставляя вовремя нужную информацию, помогают компаниям в достижении коммерческого успеха, создании новых товаров и услуг, поиске рынков сбыта и достойных партнеров, организации выпуска продукции по низкой цене и др. В информационной системе протекают следующие процессы:
Информационная система характеризуется определенными свойствами:
На современном этапе развития информационных систем их внедрение может способствовать:
Структура любой информационной системы может быть определена совокупностью обеспечивающих подсистем. Среди обеспечивающих подсистем обычно выделяют информационное, техническое, математическое, программное, организационное и правовое обеспечение. Информационное обеспечение — совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных. Техническое обеспечение — комплекс технических средств, предназначенных для работы ИС, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы. Математическое и программное обеспечение — совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач ИС, а также нормального функционирования комплекса технических средств. Организационное обеспечение — совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации ИС. Правовое обеспечение — совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус ИС и функционирование ИС, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации. Выделяют несколько признаков, по которым можно классифицировать информационные системы. 1. Классификация ИС по признаку структурированности задач.
2. Классификация ИС по степени автоматизации.
3. Классификация ИС по характеру использования информации.
4. Классификация ИС по сфере их применения.
Средством организации любой информационной системы, в том числе и экономической, является автоматизированное рабочее место. АРМ — автоматизированное рабочее место системы управления, оборудованное определенными средствами, обеспечивающими участие человека в реализации автоматизированных функций ЭИС. Множество существующих сегодня АРМ может быть классифицировано на основе следующих обобщенных признаков:
В свою очередь, внутри каждой из выделенных групп АРМ может быть проведена более детальная классификация. АРМ можно считать открытой архитектурой ПЭВМ, которая функционально, физически и эргономически настраивается на конкретного пользователя (персональное АРМ) или группу пользователей (групповое АРМ). Можно выделить три класса типовых АРМ:
АРМ должно быть укомплектовано следующими необходимыми программно-инструментальными средствами:
Комплектация АРМ техническими и программными средствами, а также вышеперечисленными элементами зависит от назначения и состава решаемых задач. Решение экономических задач на основе АРМ связано с поиском требуемой информации в информационной базе, последующей ее обработкой по заданным расчетным алгоритмам и выдачей результатов на экран или печать. §3. Геоинформационные системы Географические информационные системы — это информационные системы, предназначенные для сбора, хранения и обработки данных, тем или иным образом относящихся к пространственному нахождению объекта Построены ГИС таким же образом, что и другие ИС, т.е. они представляют собой базы данных с записями, но только записи эти носят несколько иной характер. Это, как правило, не простой текстовый (или цифровой) массив. Данные на входе, предназначенные для обработки в таких системах, привязаны к двумерным или трехмерным координатам, а на выходе — таблицы, карты, схемы для решения проблем, связанных с территориальным планированием и управлением. Приставка «гео» означает использование географического, т.е. пространственного, принципа организации информации, свидетельствует о том, что эти технологии и системы предназначены для работы с пространственной информацией. Поэтому области применения ГИС и геоинформатики сегодня находятся почти во всех сферах человеческой деятельности. В качестве примера можно назвать следующие крупные области применения ГИС:
Тема Базы данных. Системы управления базами данных §1. Понятие БД и СУБД. Основные модели данных В основе большинства информационных технологий лежат большие массивы накопленной информации. Главной формой организации хранения данных в ИС являются базы данных. База данных представляет собой совокупность определённым образом взаимосвязанных данных, хранящихся в памяти электронной вычислительной системы, что позволяет отображать структуру объектов и их связей в изучаемой предметной области. Информация, которая хранится в БД, как правило, относится к некоторой предметной области. Например, БД:
Виды БД:
Фактографические БД содержат короткие сведения об объектах, поданные в точно определённом формате (1-3), например, Автор, название, год издания… В документальных БД содержится информация разного типа: текстовая, звуковая, графическая, мультимедийная (4,5). Например, БД современной музыки может содержать тексты и ноты песен, фотографии авторов, звуковые записи, видеоклипы. Системой управления базами данных называется комплекс символьных и программных средств, который предназначен для создания, ведения и совместного доступа к БД множества пользователей. Информация, которая хранится в БД, определённым образом структурирована, т.е. описывается некоторой моделью представления данных (моделью данных), поддерживаемой СУБД. Классическими моделями представления данных являются следующие:
На их основе сегодня созданы новые модели представления данных:
Иерархическая модель представления данных характеризуется тем, что связи между данными можно описать с помощью упорядоченного графа, или дерева. Для описания структуры иерархической БД на каком-либо языке программирования используется тип данных «дерево». Среди основных достоинств иерархической модели данных можно выделить:
Главный недостаток – её громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями, а также трудность для понимания её функционирования для обычного пользователя. Сетевая модель представления данных, являясь логическим развитием и обобщением иерархической модели, позволяет отображать разнообразные взаимосвязи данных в виде произвольного графа. Среди основных достоинств иерархической модели данных можно выделить:
Недостаток – высокая сложность и жёсткость схемы БД, построенной на её основе, а также, трудность для понимания и выполнения обработки информации в БД обычным пользователем. В основе реляционной модели данных лежит понятие отношения (relation). Простой пример отношения – двухмерная таблица. Каждая строка таблицы содержит информацию об одном конкретном объекте БД (книге, сотруднике, товаре), а каждый столбец – конкретную характеристику этого объекта (фамилия, название, цена). Строки такой таблице называются записями, столбцы - полями. Каждое поле имеет свой формат и тип. Реальные БД состоят ,как правило, из нескольких таблиц, связанных между собой каким-нибудь полем и, при запросе к такой БД можно использовать информацию из разных таблиц. Основные достоинства – доступность, простота и удобство практической реализации БД. Недостатки – отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей и сложность описания иерархических и сетевых связей. В основе реляционной модели лежит принцип неделимости данных, хранящихся в полях записей таблиц, однако есть ряд случаев, когда это ограничение мешает эффективной реализации приложений. Постреляционная модель данных – это расширенная реляционная модель. Основной плюс – возможность представления совокупности связанных реляционных таблиц посредством одной постреляционной таблицы, что обеспечивает высокую наглядность представления информации и повышение эффективности её обработки. Недостаток – сложность решения проблемы обеспечения целостности и непротиворечивости хранимых данных. Объектно-ориентированная модель характеризуется тем, что при представлении данных имеется возможность идентифицировать отдельные записи базы. При этом между записями БД и функциями их обработки устанавливаются определённые взаимосвязи с помощью механизмов, схожих с соответствующими средствами в объектно-ориентированных языках программирования. Достоинства – позволяет идентифицировать отдельную запись БД и определить функции их обработки. Недостатки – трудность для понимания её функционирования обычным пользователем, неудобство обработки данных и низкую скорость выполнения запросов. Наиболее распространённой архитектурой ИС является архитектура клиент-сервер, состоящая из вычислительной сети и распределённой БД. Распределённая БД включает в себя корпоративную БД, находящуюся на компьютере-сервере, и персональные БД, находящиеся на рабочих станциях. Сервер БД обеспечивает выполнение основного объёма обработки данных. Функционирование подобной архитектуры включает в себя следующие этапы. Формируемые пользователем или приложениями запросы поступают к серверу БД в виде инструкции. Сервер БД выполняет поиск и извлечение необходимых данных, которые затем передаются на компьютер пользователя. Основное достоинство – уменьшение объёмов транслируемой информации. Под определение СУБД попадает любой программный продукт, который способен поддерживать процессы проектирования, администрирования и использования БД. В связи с этим существует классификация СУБД по видам программ:
По характеру использования СУБД делят на персональные и многопользовательские. Персональные СУБД предназначены для проектирования персональных БД и недорогих приложений, работающих с ними. Также персональные СУБД или разработанные с их помощью приложения могут выступать в качестве клиентской части многопользовательской СУБД. Примеры: Visual FoxPro, Paradox, Clipper, Access и др. Многопользовательские СУБД включают в себя сервер БД и клиентскую часть. Такие СУБД могут работать с различными типами ЭВМ и ОС различных фирм-производителей. Примеры: системы Oracle и Informix. Основными функциями СУБД (функциями высшего уровня) являются хранение, изменение и обработка информации, а также разработка и получение различных выходных документов. Функции высшего уровня СУБД используют следующие основные функции более низкого уровня:
Для обеспечения доступа пользователей и программ к хранящейся в БД информации СУБД используют 2 типа языков:
Наибольшее распространение получили 2 стандартизированных языка: QBE (Query by Example — язык запросов по образцу) и SQL (Structured Query Language — структурированный язык запросов). QBE в основном обладает свойтсвами языка манипулирования данными, а SQL сочетает в себе свойства языков обоих типов. Теоретической основой языка QBE является реляционное исчисление с переменными-доменами. Язык QBE позволяет формулировать сложные запросы к БД путём заполнения предлагаемой СУБД запросной формы. Такой способ формулировки запросов к БД обеспечивает высокую наглядность и не требует указания алгоритма выполнения операции. В основе структурированного языка запросов SQL лежит реляционное исчисление с переменными кортежами. Язык SQL предназначен для выполнения операций над таблицами и данными, содержащимися в этих таблицах, а также некоторых сопутствующих операций. SQL является непроцедурным языком, т.е. он не содержит операторов управления, организации подпрограмм, ввода-вывода и т.п. Поэтому SQL не используется как отдельный язык, а в большинстве случаев является частью встроенного языка программирования СУБД. Язык SQL ориентирован исключительно на доступ к данным, поэтому его включают в состав средств разработки программ. В этом случае его называют встроенным SQL. Различают 2 основных метода использования встроенного SQL: статический и динамический. При статическом использовании языка SQL в тексте программы имеются вызовы функций языка SQL, которые жёстко включаются в выполняемый модуль после компиляции. Изменения в вызываемых функциях могут быть на уровне отдельных параметров вызовов с помощью переменных языка программирования. При динамическом использовании языка предполагается динамическое построение вызовов SQL-функций и интерпретация этих вызовов (например, обращение к данным удалённой БД) в ходе выполнения программы. Динамический метод обычно применяется в тех случаях, когда в приложении вид SQL-вызова заранее не известен и он строится в диалоге с пользователем. При обслуживании обращений к общим данным средства управления БД должны обеспечивать 2 основных метода доступа: монопольный и коллективный. Монопольный доступ к данным обычно используется в следующих случаях:
Для организации коллективного доступа в СУБД используется механизм блокировок. Суть этого механизма состоит в том, что на время выполнения какой-либо операции в БД доступ к используемому объекту со стороны других потребителей временно запрещается или ограничивается. СУБД MS Access Одной из распространенных на сегодняшний день СУБД является СУБД, которая входит в состав ПП MS OFFICE. СУБД ACCESS отличается от других СУБД простотой создания основных объектов БД, но имеет и недостатки, например вся БД хранится в одном файле и ею нельзя управлять, используя программы на современных языках программирования. Основные объекты СУБД MS ACCESS Главное окно БД содержит следующие объекты:
Способы создания таблиц:
Этот способ позволяет воспользоваться готовыми шаблонами для быстрого создания таблиц.
Таблица создается путем простого ввода данных, так же как и в ЭТ. При этом ACCESS пытается самостоятельно определить типы полей. Названия полей можно изменять в самой таблице: дважды щелкнуть на имени поля и записать новое имя.
Типы данных и их свойства Тип данных:
Описание - в этом столбце хранится информация о поле – не обязательно. Свойства поля - здесь задаются свойства выделенного поля. Они зависят от типа данных в этом поле:
Ключевое поле Каждая запись должна отличаться от другой значением хотя бы одного поля, которое называется ключом. Ключевое поле – это поле или группа полей, которые однозначно определяют запись. Например, табельный номер сотрудника, код изделия, номер автомобиля. По ключевому полю можно однозначно идентифицировать запись – его значение не повторяется у разных записей. Это поле используется для связи записей из разных таблиц. Значения в ключевом поле по умолчанию не могут повторяться и быть пустыми. Этапы проектирования БД:
Виды связей: 1. Связь «один к одному». Наиболее простой способ указать связь между данными – поместить данные совместно, например, в одной строке ведомости. Тогда сразу ясно, что такой-то (фамилия) работает тем-то (должность) и получает столько-то (зарплата). Все строки ведомости имеют один шаблон, в столбцах находятся данные одного типа. Каждая строка, как элемент ведомости и как сведения об одном работнике, представляет собой одно целое и может быть помещена в файл как одна запись. В виде одной записи файла можно хранить большое количество сведений, касающихся одного человека, какого-либо другого объекта или явления. 2. Связь «один ко многим». Любому элементу, рассматриваемому как объект, свойство или атрибут в информационной системе, может соответствовать несколько других объектов, свойств или атрибутов. Подобная структура имеет несколько уровней. Каждый ее элемент может быть связан с несколькими другими, находящимися на нижнем уровне, и только с одним из более верхнего уровня. Такая структура называется древовидной или деревом. Каталоги, подкаталоги и содержащиеся в них файлы образуют древовидную структуру. Такую же структуру имеют практически все предприятия, министерства, ведомства и армия. Все, где есть единоначалие, может быть представлено в виде древовидной модели. 3. Связь «многие ко многим». Производственные отношения между предприятиями часто имеют сложный характер, отражающийся в сетевых структурах. Сеть –многоуровневая структура, каждый элемент которой может быть связан как с несколькими элементами нижнего уровня, так и с несколькими элементами верхнего уровня. Например, магазин получает товары от нескольких поставщиков. Бывает, что один и тот же товар поставляется разными поставщиками и в то же время один поставщик обеспечивает несколькими товарами. Если рассмотреть связи «товар–поставщик», то они представляют собой сеть. Также сетевая модель получится и при рассмотрении связей «учитель – класс». Вопросы к экзамену
|