Носители данных. Операции обработки данных.

 

Данные после регистрации сигналов могут храниться и транспортироваться на различного вида носителях и поэтому свойства информации оказываются тесно связанными со свойствами носителей информации. Основные параметры носителей информации:

1. Разрешающая способность(плотность записи данных в единице объема носителя или на единице площади).

2. Динамический диапазон амплитуд регистрируемых сигналов: ln(max/min).

Операции:

1) Сбор данных, т.е. регистрация и накопление данных с целью обеспечения достаточной ее полноты для принятия решения;

2) Фильтрация данных – это отсечение ненужных данных, т.е. которые не нужны при принятии решения;

3) Сортировка – упорядочение данных по заданному признаку(показателю или ключу), с целью повышения удобства использования информации и ускорения доступа к нужной информации;

4) Архивация – организация хранения данных на соответствующих носителях в удобной компактной и легко доступной форме, с целью снижение затрат на хранение;

5) Преобразование данных, перевод данных из одной структуры в другую, или из одной формы в другую, обычно это связано с изменением типа носителя информации;

6) Транспортировка данных – прием и передача данных между участниками информационного процесса.

Даже из этого неполного списка операций следует, что работа с данными достаточно трудоемка и сложна и, поэтому, необходимо автоматизировать эти процессы.

 

2.2. Инфологический и даталогический аспекты создания информационного обеспечения АСУ(ИО АИС-СУ).

Пример 1. Предположим, имеется некоторый объект, или некая предметная область, информация о состоянии которого представляет интерес и есть информационная система, способная воспринимать (регистрировать) сигналы о состоянии объекта и фиксировать их в своей памяти в виде данных. Есть пользователи (П), которые могут получить доступ к данным, содержащимся в АИС.

 

 

Рис 2.2.1.

Данные находятся в таком виде, что их можно в дальнейшем обрабатывать, хранить и передавать. Пользователям присуща интерпретация данных, в результате чего получается информация.

Пример 1. То, что мы имеем в виде данных об объекте или о предметной области, в ЭВМ, может, при использовании определенных методов, стать информацией, т.е. приобрести смысловое содержание (семантику). Если фиксация сигнала об объекте осуществляется с использованием естественного языка, то данные и их семантика фиксируются совместно. Если используется ЭВМ для отображения состояния какого-либо объекта, то в нем обычно данные и их интерпретация разделены и фактически процесс интерпретации данных осуществляется обычно человеком. Например, если мы рассматриваем расписание самолетов, где шапка таблицы есть семантика (интерпретация), а заполнение формы — данные:

 

№ рейса	Пункт назначения	Пункт вылета	Время вылета	Стоимость билета
	Москва	Ростов	7.30
	Саратов	Ростов	22.10

 

Объединение данных, содержащихся в одной строке такой таблицы, с содержимым заголовка таблицы(шапки), позволяет осуществить интерпретацию данных, т.е. выявить смысловое содержание.

Из рассмотренных примеров видно, что сбор данных, их хранение и преобразование(например в рамках АИС) – это даталогический аспект информационного процесса. Смысловая интерпретация данных – это инфологический аспект информационного процесса.

В соответствии с этими аспектами, при создании информационных систем имеет место два этапа проектирования: инфологический и даталогический.

В рамках первого этапа рассматриваются следующие вопросы:

1) О каких объектах или явлениях реального мира требуется накапливать и обрабатывать информацию в АИС.

2) Какие основные характеристики(параметры) объектов и какие взаимодействия этих параметров должны быть учтены в ИС.

3) Уточняются все используемые в ИС понятия(формулировки) об объекте, их характеристиках и взаимодействиях.

В рамках даталогического этапа проектирования рассматриваются следующие основные вопросы:

1) Выбираются модели представления и методы преобразования или обработки данных.

2) Разрабатываются соответствующие формы представления данных в информационной системе.

3) Формируются алгоритмы(программы) реализации выбора методов обработки или преобразования данных.

4) Формулируются правила смысловой интерпретации данных.

 

2.3 Понятия о БД и системах управления БД (СУБД).

В процессе эволюции АИС(АСУ) происходили изменения в плане взаимодействия данных, программ и пользователей.

рис.2.3.1. Схема взаимодействия данных, программ и пользователей при позадачном подходе при реализации АИС.

На начальном этапе создания АИС, в их программном обеспечении использовался т.н. позадачный подход. При таком подходе построения АИС имеют место следующие недостатки:

1) избыточность данных, т.е. определенная часть данных о ПО для разных программ(задач) может совпадать, однако их все равно необходимо дублировать для каждой программы;

2) сложность внесения изменений в исходные данные, так как при корректировке данных для одной программы, необходимо корректировать аналогичные данные и для других программ. При внесении корректировок могут быть внесены ошибки в данные для некоторых правил, что в целом приводит к противоречивым результатам функционирования АИС;

3) при изменении структуры данных, при позадачном подходе возникает необходимость изменения и самой программы(нескольких программ), так как в этом случае имеет место жесткая взаимосвязь между структурой данных и текстом программ;

4) при развитии(совершенствовании) АИС, обычно, создаются(внедряются) новые программы(задачи) и, если новая задача использует данные, которые уже применялись для ранее внедренных задач, то тем не менее эти данные необходимо продублировать.

Для устранения рассматриваемых выше недостатков при создании информационного обеспечения АИС стал использоваться новый подход, базирующийся на двух основных принципах:

1. принцип интеграции и централизации данных, при выполнении которого все данные накапливаются, хранятся и обрабатываются централизовано, создавая единую динамически обновляющуюся информационную модель объекта(предметной области).

2. принцип обеспечения независимости прикладных программ(приложений) и самих данных друг от друга, при котором можно изменить программу, не изменяя данные(структуру, форму) и наоборот.

Рис. 2.3.2. Общая схема взаимодействия данных, программ и пользователей в современной АИС.

Реализация вышеуказанных двух принципов приводит к тому, что:

Во-первых – из состава задач или программ данные выделяются в один общий блок – БД.

Во-вторых – из прикладных программ как бы выделяются средства манипулирования данными из состава СУБД.

В-третьих – в самих прикладных программах остается только та часть операторов, которая поддерживает логику каждой задачи АИС(рис.2.3.1).

Централизация управления данными имеет следующие преимущества:

1. Сокращение избыточности хранимых данных до минимально необходимой, т.е., если имеет место факт использования несколькими прикладными программами одних и тех же данных, то такие данные заносятся и хранятся в одном экземпляре(кроме резервного).

2. Устранение противоречивости хранимых данных. Фактически устранение избыточности приводит к устранению противоречивости одних и тех же данных в различных приложениях.

3. Многоаспектное использование данных. Централизация данных и управление ими в полной мере позволяет реализовать принцип однократного ввода и многократного использования данных.

4. Возможность соблюдения стандартов. В настоящее время имеют место международные(интернациональные), государственные, корпоративные и т.д. стандарты и централизация данных позволяет упростить соблюдение стандартов и упростить систему контроля соблюдения стандартов.

5. Благодаря централизации контроля над базой данных можно определить правила безопасности, которые будут проверяться и выполнятся при попытке доступа к т.н. уязвимым данным.

Для разных типов доступа(для выборки данных, вставки, удаления данных) и для разных частей БД централизация позволяет установить разные требования. С другой стороны, централизация данных увеличивает риск(вероятность) несанкционированного доступа к данным, т.е. риск нарушения защиты информации.

6. Возможность обеспечения целостности данных. Задача обеспечения целостности данных фактически сводится к обеспечению их правильности, точности при хранении в БД. Обеспечить целостность можно различными путями:

- контролем правильности структуры данных;

- контролем диапазона значений данных;

- контролем размерности данных.

7. Возможность обеспечения независимости данных, хранимых в АИС от приложений(прикладных программ), а так же от конкретных типов устройств цифровой обработки, применяемой в АИС.

Все вышеперечисленные преимущества позволяют сделать АИС более эффективной.

 

2.4. Автоматический банк данных, как основа подсистемы информационного обеспечения АИС.

АБД является основой подсистемы информационного обеспечения АИС и включает в себя такие средства, как програмные, организационные, технические, языковые, предназначеные для обеспечения централизованного накопления, хранения и колективного использования данных. Состав компонент подсистемы ИОСУ можно выразить рисунком.

Рис.2.4.1. Состав компонент подсистем ИО АИС.