Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Програма забезпечує опанування знаннями, вміннями і навичками, які є достатніми для проведення планування, організації, обліку та контролю роботи з ф...полностью>>
'Методические рекомендации'
- организация регулярных занятий физической культурой в специально созданных условиях для обучающихся, отнесенных по состоянию здоровья к спецмедгруп...полностью>>
'Документ'
Александр I - старший сын императора Павла I и его второй жены императрицы Марии Федоровны. Он вступил на престол после убийства своего отца в резуль...полностью>>
'Кодекс'
Конституция Республики Беларусь 1994 года (с изменениями и дополнениями, принятыми на республиканских референдумах 24 ноября 1996 года и 17 октября 2...полностью>>

В. В. Воронин информационное обеспечение систем управления

Главная > Документ
Сохрани ссылку в одной из сетей:

В. В. ВОРОНИН

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Хабаровск 2009

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тихоокеанский государственный университет»

В. В. ВОРОНИН

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Утверждено издательско-библиотечным советом университета
в качестве учебного пособия

Хабаровск

Издательство ТОГУ

2009

УДК 681.518.5

ББК З 815(075)

В 752

Кафедра «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте» Дальневосточного государственного университета путей сообщений. (зав. кафедрой проф. Малай Г.П.);
Мазур А.П., доцент, зам. директора по науке
ХКЦНИТ


Рецензенты:

Научный редактор д-р техн. наук Шалобанов С.В.

В

В 752

оронин В. В.

Информационное обеспечение систем управления: Учеб. пособие – Хабаровск: Изд-во Тихоокеанского гос. ун-та, 2009. – 2 с.

ISBN

В учебном пособии рассматриваются основные положения реляционной теории, практика логического синтеза структуры баз данных, техника применения базового и объектно-ориентированного языков СУБД Visual FoxPro, а также языка запросов SQL. Этот материал составляет большую часть одноименного курса, содержание которого определяется федеральным стандартом специальности 210100 "Управление и информатика в технических системах". В пособие включены необходимые сведения для выполнения курсовой работы.

УДК 681.518.5

ББК З 815(075)


 Воронин В. В., 2009

 Издательство Тихоокеанского государственного университета, 2009


ISBN

К 40-летию кафедры
"Автоматика и системотехника"

ВВЕДЕНИЕ

Согласно государственному образовательному стандарту специальности 210100 "Управление и информатика в технических системах" дисциплина "Информационное обеспечение систем управления" входит составной частью в цикл специальных дисциплин.

Целью изучения дисциплины является обучение студентов основам современных информационных технологий в части разработки логических моделей баз данных фиксированных предметных областей и программного обеспечения простейших автоматизированных информационных систем.

Достижение поставленной цели возможно при изучении студентом базовых принципов построения реляционных баз данных, языков описания данных и манипулирования данными систем управления базами данных.

В практической деятельности специалист по автоматизированным информационным системам в рамках конкретной разработки автоматизированной информационной системы использует какой-то определенный язык программирования. В данном учебном пособии для иллюстрации основных принципов реляционных баз данных применяются языки, поддерживаемые системой управления базами данных Visual Foxpro (VFP).

В настоящее время теория и практика автоматизированных информационных систем представляет собой обширную область научных знаний и методов, объединенных общими научными концепциями. Она охватывает разделы дискретной математики, информатики и программирования, теории управления и теории информации, проектирования и надежности сложных систем и другие области научной, практической и образовательной деятельности. В рамках одного учебного пособия невозможно дать исчерпывающее представление о задачах и методах перечисленных научных областей, поэтому в данном пособии представлены только разделы, охватывающие те дидактические единицы, которые составляют содержание государственного образовательного стандарта по дисциплине "Информационное обеспечение систем управления".

В первых трех разделах настоящего учебного пособия рассматриваются основные понятия и идеи автоматизированных информационных систем, основное внимание уделяется системам, в основе которых лежит реляционная модель данных. Рассматривается также на содержательном уровне теоретическая основа этой модели – реляционная алгебра.

Следующие два раздела посвящены изложению основ проектирования реляционных баз данных на инфологическом и датологическом уровнях, включая обеспечение внутренней и ссылочной целостности данных, а также возможностям в этом отношении VFP.

Последние разделы отличаются выраженным прикладным характером. Здесь описываются основные возможности трех языков VFP, а именно: базовый язык, язык SQL и объектно-ориентированная среда.

Для закрепления излагаемого материала программой курса предусматривается выполнение цикла лабораторных работ и курсовое проектирование. Лабораторные работы нацелены на освоение языков системы управления базой данных VFP. В приложении учебного пособия приводится варианты технических заданий курсовых работ.

В список литературы включены только те источники, которые непосредственно использованы в учебном пособии.

Данное учебное пособие построено, во-первых, на основе многолетнего опыта преподавания автором на кафедре "Автоматика и системотехника" Тихоокеанского государственного университета" для ряда специальностей учебных дисциплин "Информатика", "Управление данными", "Проектирование автоматизированных информационных систем", "Информационное обеспечение систем управления", "Базы данных и базы знаний". Во-вторых, на результатах научно-исследовательских работ в области разработки и внедрения автоматизированных рабочих мест. В-третьих, на материалах современной научно-технической литературы по автоматизированным информационным системам.

1. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА И ТЕРМИНОЛОГИЯ

1.1. Современные информационные и "бумажные" технологии

Содержание любой области научного знания на 70-80% составляют термины, определения, описание изучаемых объектов и т.п., а остальная часть включает методы, процедуры и способы, в которых используются элементы первой части. Формально курс называется «Информационное обеспечение систем управления», но если посмотреть требования федерального образовательного стандарта, то содержание и предмет курса соответствует области знаний называемой «Базы данных» или «Банки данных».

Анализируя название курса, и имея интуитивное представление о терминах банк данных, база данных и система управления базой данных (СУБД)   в настоящее время эти термины широко используются, можно вывести суждение о том, что объектом изучения является
информационные системы, в которых данные определенным образом организованы в базы данных и такая организация позволяет существенно повысить эффективность управления информационными процессами, реализуя тем самым современные информационные технологии.

Термины информационная система и управление ранее анализировались в курсе МОТС. Управление здесь понимается как процесс поиска и систематизации информации, ее хранения, обработки и эффективного использования.

Информационные системы в человеческой деятельности существовали всегда. Язык общения, письменность, системы предупреждения об опасности, государственные учреждения, учебные заведения, почта, радио, системы управления технологическими процессами и предприятиями – это все в первую очередь информационные системы.

Автоматизированные информационные системы (АИС), в которых реализуются современные информационные технологии, появились сравнительно недавно. Каковы причины появления этих «современных технологий»? Что было в человеческой деятельности до АИС? Отвечая на эти вопросы, уместно рассмотреть три относительно самостоятельных процесса в развитии современной науки и техники.

1. В учебной литературе первый процесс образно называют «информационным взрывом». Сущность его в том, что объем данных, используемых в различных сферах человеческой деятельности, растет по экспоненциальному закону. Поэтому старая технология управления информационными потоками изживает себя. Старую технологию принято называть «бумажной технологией». В ней вся информация циркулирует на тех или иных бумажных носителях (книгах, отчетах, документах и т.д.). Первый шаг в ослаблении проблемы информационного взрыва связан с идеей систематизации данных. Вначале эта идея была реализована в разнообразных картотеках на бумажных носителях – регистрационных карточках (каталоги библиотек, регистратуры поликлиник, картотеки банковских счетов, банки рецидивистов и др.).

Следующий шаг в реализации данной идеи – систематизация данных на машинных носителях. Появились различные файловые системы на перфокартах, магнитных лентах (последовательный доступ), и позже на магнитных дисках (прямой доступ). Современный этап систематизации данных – это базы данных или технология банков данных.

2. Начиная с середины 40-х годов, появились и прошли в своем развитии уже несколько поколений цифровые вычислительные машины (ЦВМ). Тенденция бурного роста функциональных возможностей ЦВМ продолжается и сегодня. Эта тенденция определяет сущность второго процесса. Особенно интересен в данном отношении рост емкостей запоминающих устройств и быстродействия вычислительных систем (ВС).

3. Третий процесс связан со сферой использования ЦВМ. В ней возник ряд противоречий. Первое из них заключается в эффективности использования накопленных данных и программных средств. Программисты разрабатывают программу под какие-то определенные данные; если данные изменяются, то необходимо модифицировать программу. Это негативное явление принято называть проблемой "зависимости данных и программ".

Второе противоречие   это проблема "избыточности данных”. Программисты часто используют одни и те же данные в разных программах, но при этом организация этих данных у них различна, и поэтому им требуется несколько файлов с одними и теми же данными.

Треть противоречие принято называть проблемой "противоречивости данных". Проиллюстрируем последние две проблемы на примере.

Пусть нас интересует три подсистемы на некотором промышленном предприятии, а именно: склад, отдел сбыта и бухгалтерия. И пусть в каждом из этих трех подразделений имеется локальная ВС со своим файлом данных, включающим в частности данные о готовой продукции. Тогда избыточность данных в информационной системе предприятия можно иллюстрировать диаграммой Вена, приведенной на рис. 1.1.

Двойное дублирование

Тройное дублирование

A – данные бухгалтерии;

B – данные склада;

C – данные отдела сбыта.

Рис. 1.1. Иллюстрация проблем избыточности и противоречивости

Для иллюстрации проблемы противоречивости данных предположим, что файл данных в отделе сбыта и на складе обновляется в реальном масштабе времени: в отделе   по мере реализации, на складе – по мере отпуска продукции. В бухгалтерии же он обновляется один раз в день. Следовательно, текущие копии файлов в подразделениях, если в данный день имел место хотя бы один случай реализации или отпуска продукции, вероятно, будут противоречивы.

Рассмотренные процессы (информационный взрыв, рост функциональных возможностей ВС и противоречия в ВС) обусловили социальную потребность технологии банков данных и главное, возможность ее реализации.

1.2. Банк данных – ядро автоматизированной информационной системы

Создание АИС в основном связано с разработкой программного обеспечения. В чем новизна предметной области в отличие от традиционного программирования? Она заключается главным образом в специальной организации данных. В моделировании, например, программисты предпочитают так организовать программы, чтобы данные в основном находились в оперативной памяти. Внешние запоминающие устройства обычно используются вынужденно для периодической записи промежуточных результатов. Напротив, в основе любой АИС лежит среда хранения и доступа к данным на внешних запоминающих устройствах. Эта среда обеспечивает систематизацию данных, надежность их хранения и эффективный доступ к ним.

Базы данных возникли в 60-е годы прошлого столетия как результат разрешения противоречий в ВС в процессе становления программной индустрии. При этом в качестве базовой идеи был использован универсальный принцип деятельности – стандартизация и унификация. Мировое сообщество программистов пришло к мысли о том, что проблемы взаимозависимости программ и данных, избыточности данных и их противоречивости можно достаточно просто решить, если в АИС размещать данные в одном месте и при этом использовать общепризнанный, стандартный формат их хранения. Одним из первых таких форматов стала табличная форма представления данных.

Банковская технология нашла широкое применение в различных АИС. Перечислим ряд таких систем: АОС – автоматизированные обучающие системы; АСТ – автоматизированные системы тестирования; АСУ – автоматизированные системы управления; АСНИ – автоматизированные системы научных исследований; САПР – системы автоматизированного проектирования; ГИС – глобальные информационные системы и др.

В основе каждой АИС лежит по существу специализированный банк данных. Что такое банк или база данных? Отвечать на данный вопрос можно по-разному. Начнем с интуитивного представления о "банке", "базе", "складе" или "хранилище".

Банк данных (БД) – это такое хранилище, где:

  • взаимосвязанные, полезные в определенном смысле данные принимают, тематически сортируют и хранят в некотором порядке, причем возможно, частично их перерабатывают;

  • хранимые данные выдают строго по назначению, т.е. только тем, кто оформляет свои требования по определенным заранее правилам;

  • если данные защищены, то для их получения требуется разрешение от владельца этих данных;

  • что делается с данными внутри хранилища, и в каком формате они там хранятся, внешнему потребителю знать не обязательно;

  • но какие именно данные принять или выдать, а также, что с ними будет делать внешний потребитель – это исключительные права всех внешних потребителей, и эти права должен обеспечивать персонал хранилища.

Из данного представления следует вывод о том, что БД это не просто "склад", а "хранилище" с развитой системой функциональных сервисов.

Теперь приведем определение понятия банка данных, которое обычно дается в дисциплинах специальностей не информационных направлений, изучающих перечисленные выше АИС.

Банк данных – это система информационных, математических, программных, технических, языковых, организационных, и других средств, предназначенных для централизованного накопления и коллективного, многоаспектного использования данных в определенной предметной области.

В качестве примера других средств можно привести набор юридических норм, которые определяют ответственность в случае возникновения конфликтных ситуаций при использовании сервисов банка данных.

Такое определение достаточно размыто. Для будущих специалистов-разработчиков программного обеспечения АИС его можно конструктивно уточнить следующим образом. БД обязательно включает четыре элемента:
1) базу данных – устойчивые данные об объектах, явлениях и процессах определенной предметной области, которые фиксированным образом организованны и хранятся на внешних запоминающих устройствах ВС;
2) СУБД – систему управления базой данных   совокупность системных программ, которая позволяет создавать базу данных и работать с ней (СУБД обеспечивает две важные функции: дает в руки разработчика язык описания данных (ЯОД) и язык манипулирования данными (ЯМД));
3) прикладной программный комплекс   система прикладных программ, написанных на ЯМД определенной СУБД и предназначенных для обеспечения удобного доступа к базе данных (обеспечить доступ – обеспечить пользователям возможность добавления, корректировки, удаления и извлечения данных);
4) эти три элемента функционируют под управлением определенной операционной системы.

Рассмотрим подробнее структуру БД и ее функции. Прежде всего, отметим, что БД используются на различных предприятиях и в различных учреждениях. Банк данных может существовать как самостоятельная система (например, информационно-поисковая система в библиотеке) или как обеспечивающая вспомогательная система (например, информационная подсистема в САПР). В последнем случае, говорят о системах информационного обеспечения. Отсюда следует первая часть (информационное обеспечение) в названии курса ИОСУ. Вторая часть – системы управления, говорит о том, что объектом дисциплины являются автоматизированные системы управления – АСУ.

Приведем классификацию автоматизированных систем управления. По критерию тип объекта управления различают автоматизированные системы организационного управления (АСОУ) и автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП). Если основной формой передачи информации в АСУТП являются сигналы, то в АСОУ – это документы.

По ведомственно-функциональному назначению различают административные АСУ, оборонные АСУ, коммерческие АСУ, транспортные АСУ, финансово-экономические АСУ, социальные АСУ и др.

По территориально-отраслевому признаку АСУ делят на государственные, региональные, отраслевые и системы отдельных предприятий (АСУП).

По преобладанию основной операции в обработке данных различают информационно-справочные системы (ИСС), автоматизированные системы обработки данных (АСОД), автоматизированные системы контроля (АСК), автоматизированные системы передачи данных (АСПД). Возможны и другие основания для классификации АСУ.

Доминирующее положение для специальности УИТС, конечно, занимают АСУТП. В связи с этим рассмотрим возможный вариант структурной схемы АСУТП. Но в начале представим обобщенную структуру производственного предприятия в виде пирамиды, которая приведена на рис. 1.2.

Дирекция определяет стратегию развития и функционирования предприятия; управление отвечает за реализацию этой стратегии и за управление в нештатных ситуациях; исполнители отвечают за выполнение повторяющихся штатных задач повседневной деятельности. Каждому из перечисленных уровней соответствуют свои подсистемы в глобальной информационной системе. Рассмотренную пирамиду можно раскрыть в структурную схему автоматизированной информационной системы, которая приведена на рис. 1.3.

На рис. 1.3. в части информационного обеспечения АИС впервые использован термин "модель предметной области". Содержательный смысл этого термина включает, во-первых, совокупность средств определения допустимых структур данных; во-вторых, множество операций, применяемых в запросах к базе данных, находящейся в допустимом состоянии; в-третьих, множество ограничений целостности, явно или неявно определяющих множество допустимых состояний базы данных. По существу каждый раздел данного пособия уточняет или углубляет данный термин.

Р
ис. 1.3 Структурная схема автоматизированной информационной системы

В связи с рассмотренной возможной структурой АСУТП и местом БД в этой системе, дадим еще одно   научно-техническое определение БД.

Банк данных – это информационная система, включающая комплекс средств и методов для поддержания динамической информационной модели предметной области с целью эффективного обеспечения информационных запросов пользователей.

Под предметной областью содержательно понимают любую область знаний, достаточно определенную, чтобы о ней могли быть собранны такие данные, о которых можно было бы говорить в аспекте существования или возможности существования базы этих данных.

Задача поддержания информационной модели в динамическом состоянии требует, чтобы в БД выполнялись операции хранения и модификации (добавление, удаление и корректировка данных) информационной модели в соответствии с возникающими изменениями в состоянии объектов предметной области (ПО). Кроме того, с развитием АСУ может измениться состав объектов ПО и связей между ними.

Задача обеспечения информационных запросов пользователей имеет два аспекта. Первый. Определение границ ПО – обеспечить всех пользователей всей необходимой информацией.

Второй аспект. Эффективное обслуживание запросов пользователей. Запрос – это процесс обращения к базе данных с определенной целью, например – запрос на извлечение определенных данных.

Учитывая эти аспекты, следует проанализировать множества всех пользователей с выделением подмножеств постоянных пользователей и разовых пользователей. Для постоянных пользователей нужно стремиться обеспечивать эффективность всех запросов, а при определении границ ПО – учесть возможные запросы разовых пользователей (рис. 1.4).

Пользователи-задачи обращаются к БД с регламентированными по форме и содержанию запросами, выдаваемая им информация компонуется на основании принятых в системе форменных правил.

Пользователи-люди могут обращаться как с регламентированными, так и с нерегламентированными (произвольными) запросами. Выдаваемая им информация должна быть удобна для восприятия (текст, таблица, график).

Пользователей-программистов по функциональному назначению можно условно разделить на две группы: программисты, сопровождающие базу данных (администратор базы данных), и программисты, сопровождающие прикладной программный комплекс (выполняют работы по программированию функциональных задач; АСУ – это развивающаяся система, поэтому всегда существует необходимость в модификации старых и постановке новых задач).



Конечные пользователи – это самая многочисленная группа людей, для которых собственно и создается БД. Это специалисты в своей прикладной области деятельности.

Все перечисленные пользователи предъявляют к БД следующий комплекс противоречивых требований:

  • Обеспечить хранение и модификацию больших объемов многоаспектной информации;

  • Обеспечить достоверность и непротиворечивость информации;

  • Обеспечить санкционированный доступ к данным;

  • Обеспечить поиск данных по произвольной группе признаков;

  • Удовлетворять заданным требованиям по производительности;

  • Иметь возможность расширения границ ПО;

  • Обеспечить многообразие выходных форм;

  • Обеспечить простоту доступа к информации;

  • Обеспечить возможность одновременного обслуживания многих пользователей.

Чтобы удовлетворить эти требования, следует организовать централизованное управление данными (назначить администратора БД). По сравнению с традиционным монопольным обеспечением каждого пользователя системой файлов централизованное управление, конечно, имеет ряд преимуществ.

Мы рассмотрели несколько определений понятия БД. В научно-технической литературе можно найти дополнительно целый ряд подобных определений. Сформулировать же некое обобщающие определение достаточно сложно из-за омонимичности понятия "базы данных". Это понятие используется в трех сферах человеческой деятельности, а именно:

  1. разработка и эксплуатация конкретных баз данных в различных предметных областях – практическая деятельность;

  2. методология, специфическая теория и технология разработки и эксплуатации АИС – научная деятельность;

  3. учебные дисциплины в различных направлениях подготовки специалистов по разработке и использованию АИС – образовательная деятельность.

В настоящее время понятие баз данных расширяется и в других направлениях – в сторону файловых систем, в сторону объектно-ориентированных систем, в сторону слабоструктурированных гипертекстовых и мультимедийных систем, а также в сторону баз знаний.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальности 210100 «Управление и информатика в технических системах» испециализация «Информационно-управляющие системы

    Методические указания
    Методические указания по курсовому проектированиюдля студентов специальности 210100«Управление и информатика в технических системах» и специализация «Информационно-управляющие системы
  2. Информационный бюллетень местного самоуправления Издается асдг по с окмо с февраля 2008 г. 27 апреля 2010 г

    Информационный бюллетень
    Спикер Совета Федерации Сергей Миронов предлагает ввести в Санкт-Петербурге двухуровневую систему муниципальной власти. Выступая перед депутатами городского ЗакСа, он отметил, что верхняя палата российского парламента намерена поднять
  3. Управление ресурсами в вузе: методология, технологии, практика

    Автореферат диссертации
    Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новосибирский государственный технический университет»
  4. Обеспечение качества аудиторских услуг (теория, методология, организация)

    Автореферат
    Защита состоится «06» сентября 2008 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.182.04 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Орловский государственный технический университет»
  5. А. В. Воронин ПетрГУ, Петрозаводск Вдоклад

    Доклад
    В докладе рассматриваются вопросы развития исследований в области математического моделирования систем управлений и создания программных систем на кафедре прикладной математики и кибернетики ПетрГУ.

Другие похожие документы..