Методические указания для студентов специальности 2205, 0755 «Проектирование и технология эвс», «Комплексная информационная безопасность автоматизированных систем» (стр. 3 из 21)
Подсистема ВВОДА получает информацию от подсистемы СБОРА И ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ в пригодном для ввода в ЭВМ виде. Осуществляет перенос информации в систему (на машинные носители), при этом производятся контроль за правильностью переноса информации и устранение возникших ошибок.
Введенная информация размещается в ЭВМ и образует информационный фонд АИС. Над элементами информационного фонда осуществляются различные операции внутримашинной обработки: сортировка, поиск, различные арифметические и логические операции, т.е. операции, которые обеспечивают поддержание АИС в актуальном состоянии. Здесь же формируется выходная информация в соответствии с заданием на обработку. Запрос пользователя перед вводом в ЭВМ также проходит определенную обработку и рассматривается ЭВМ как задание на внутримашинную обработку.
Формирование и поддержка информационных массивов, а также все операции внутримашинной обработки осуществляются под управлением специального комплекса программ, входящих в подсистему ВНУТРИМАШИННОЙ ОБРАБОТКИ.
Таким образом, в систему ОБРАБОТКИ И ХРАНЕНИЯ информации входят: информационный фонд, подсистема внутримашинной обработки. Кроме того, сюда следует включить технические средства ЭВМ: средства ввода/вывода, средства хранения информации.
Подсистема ВЫДАЧИ И ОТОБРАЖЕНИЯ (вывода) обеспечивает выдачу ответа на запрос, представляя его в форме, удобной для восприятия пользователем. В состав входит комплекс программ, обеспечивающих нужный вид выходной информации, а также технические средства, на которых отображается выходная информация: принтеры, дисплеи, графопостроители, табло, индикаторы.
Подсистема СВЯЗИ необходима в том случае, когда источники информации, ЭВМ и пользователи удалены друг от друга. В систему связи входят каналы передачи данных: телеграфные, телефонные и компьютерные сети; удаленные терминалы: дисплеи, специальные терминалы, абонентские пункты; программное обеспечение, позволяющее связать терминалы с центральной ЭВМ.
Рисунок 1 Состав АИС
1.3.Архитектура, предметная область.
Реальный мир многообразен. Нет такой ЭВМ, в которую можно было бы занести весь окружающий нас мир. В своей деятельности каждый использует часть от всего его многообразия, т.е. модель, адекватно представляющую интересующую нас область. Часть реального мира, сведения о которой накапливаются в базе данных и подвергаются обработке, называют предметной областью.
Определение предметной области (ПО) является начальным этапом при проектировании любой ИС. Именно на этом этапе выявляются все потребности и все пользователи, определяющие содержание будущей системы. Предметная область БД определена, если известны существующие в ней объекты, их свойства и отношения. Объектом считают любые предметы, события, понятия и т.п., которые представляют интерес для пользователей.
Проектирование БД начинается с предварительной структуризации ПО. В хорошо спроектированной схеме структура базы данных оказывается легко доступной для анализа и при модификации базы не возникает противоречий. Объекты (сущности) реального мира, о которых будет накапливаться информация, подвергаются классификации, и фиксируется совокупность их свойств (атрибутов), посредством которых будут описаны в БД типы объектов. Например, объект ЭВМ можно характеризовать такими атрибутами: тип и число процессоров, скорость вычислений, объем оперативной памяти, система команд, числом портов ввода/вывода и т.д. Кроме того, фиксируются виды отношений (взаимосвязей) между объектами.
Объектная система имеет следующие составляющие:
Объект (Сущность)
Свойство (Атрибут)
Объектное отношение (Связь)
Время
Выбор объектов осуществляется в соответствии с назначением АИС. Объекты могут быть атомарные и составные. Для составного объекта должны быть определены его внутренние составляющие (которые в свою очередь могут быть объектами). Таким образом, при проектировании необходимо определить внутреннюю структуру объекта.
Каждый объект в каждый момент времени характеризуется определенным состоянием. Состояние объекта описывается с помощью некоторого набора свойств (атрибутов) и связей (отношений) с другими объектами. Каждый объект в системе отличается от других своим набором свойств. Выбор существенного атрибута или атрибутов носит субъективный характер.
Объекты имеют определенное состояние, как в отдельные моменты времени, так и в течение некоторых интервалов времени. Учитывая фактор времени при проектировании, можно в дальнейшем строить динамические модели, в которых отражается зависимость от времени составляющих объектной системы.
Объекты группируются в группы однородных объектов по структуре и поведению. Группа называется типом объектов. При этом все экземпляры данного типа обладают одинаковыми свойствами (атрибутами). Свойства типа "наследуются" каждым экземпляром объекта данного типа. Для того чтобы отличить один объект от других объектов данного типа, необходим уникальный идентификатор, называемый первичным ключом. В качестве ключа можно использовать атрибут или группу атрибутов.
Между объектами могут существовать связи, имеющие различный содержательный смысл.
В качестве объектов в моделях ПО могут рассматриваться, как материальные объекты реальной действительности (предприятия, изделия, сотрудники и т.д.), так и нематериальные (описание явлений, рефераты статей и т.д.).
Для примера рассмотрим магазин и в качестве объекта возьмем, например, книги. Атрибутами этого товара будут наименование товара (автор и название), тематика, тираж, цена. Объектом также может быть издательство, которое выпустило данную книгу. В качестве атрибутов в этом случае будут наименование издательства, адрес, телефон, ответственное лицо. Между товаром в книжном магазине и издательством существует связь - поставка товара.
Связи могут быть обязательными и факультативными. Обязательные связи определены необходимостью связи объектов.
Совокупность типов объектов ПО и типов связей между ними характеризует типовую структуру предметной области.
При моделировании ПО проектировщик разбивает ее на ряд локальных областей, моделируя каждую область отдельно, а затем выполняет их объединение посредством связей.
Особенность современных технологий баз данных состоит в том, что в настоящее время используется трехуровневая архитектура ANSI/SPARC представления БД:
1) концептуальный уровень;
2) внешний уровень;
3) внутренний уровень.
На первом, концептуальном уровне, описываются элементы данных и связи между ними, которые являются отражением объектов и связей реального мира. При построении концептуальной модели проводится анализ информационных потребностей пользователей и определение нужных им элементов данных. На основе концептуального проектирования строится единое логическое описание всех элементов данных и отношений между ними.
Каждая группа пользователей в зависимости от потребностей получает свое представление в данных в базе данных. Каждая из групп «видит» только необходимую ей часть данных. Эта часть (внешний уровень) определяется (выводится) из полной концептуальной модели БД.
Внутренний уровень – уровень хранения БД, обеспечивает представление данных в памяти ЭВМ.
Конечный пользователь всегда работает с внешним представлением БД. За логическую и физические структуры отвечает администратор БД.
Проектирование БД начинается с концептуального уровня, когда пользовательские представления данных внешнего уровня интегрируются в единую концептуальную схему баз данных.
Рисунок 2 Трехуровневая архитектура базы данных в соответствии со стандартом ANSI/SPARC
Контрольные вопросы.
1. Объясните своими словами термины: информационная система, база данных, предметная область.
2. Перечислите и кратко охарактеризуйте каждый компонент современной информационной системы, использующей базу данных.
3. Какие из следующих утверждений могут рассматриваться как данные, какие – как информация?
а) Товар К345-Б выгоден.
б) Товар К345-Б производится фирмой «Диалог».
в) Сергей Иванов в прошлом году получил комиссионных на большую сумму, чем другой торговый агент.
г) Катя Иванова родилась 17 декабря 1988 года.
д) Сегодня стоит хорошая погода.
4. Объясните своими словами понятия: концептуальная модель, внешняя модель.
5. Напишите, чем характерны документальные системы.
6. Объясните, чем концептуальная модель отличается от логической модели.
7. Какие составляющие имеет объектная система.
8. Из каких подсистем состоит АИС?
9. Объясните своими словами понятие банк данных?
10. Какие составляющие имеет информационная система?
2. КОНЦЕПТУАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Проектирование БД представляет собой сложный процесс, поскольку необходимо построить модель реального мира таким образом, чтобы ею можно было воспользоваться для решения поставленных задач. Модель должна быть адекватна той предметной области, для которой она создается [2,3,4,7].
Главными элементами концептуальной модели являются объекты и отношения между ними.
Объекты – это сущности (вещи, свойства, явления и т.д.), о которых должна накапливаться информация в разрабатываемой системе. Множество всех объектов, имеющих некоторое общее свойство Р, называется объектным множеством. Элемент объектного множества называется объект-элемент или экземпляр сущности.