Информационные системы:
Общие характеристики информационных систем

Курс лекций

Содержание

Лекция 1. Введение. Основные понятия, связанные с информационными системами 3

Функции информационной системы.. 3

Предметная область. 4

Подсистемы.. 4

Обеспечения. 5

Жизненный цикл информационной системы.. 5

Линейный жизненный цикл информационной системы.. 6

Спиральный жизненный цикл. 6

Лекция 2. Общая функциональность информационных систем.. 9

Функция ввода информации.. 9

Виды ввода информации.. 9

Обработка информации в процессе ее ввода. 9

Нормативно-справочная информация. 9

Интерфейсы информационной системы.. 10

Лекция 3. Обработка, поиск и вывод информации.. 15

Обработка информации.. 15

Функции поиска и вывода информации.. 15

Функция поиска информации.. 15

Функция вывода информации.. 16

Лекция 4. Архитектуры и администрирование информационных систем.. 19

Архитектуры информационных систем.. 19

Архитектура клиент-сервер. 19

Многозвенные архитектуры.. 19

Администрирование ИС.. 21

Надежность. 21

Доступность. 23

Эффективность. 23

Лекция 5. Резервное копирование. 24

Средства резервного копирования. 25

Схемы организации резервного копирования. 25

Лекция 6. Типология информационных систем.. 27

Классификация информационных систем по времени отклика. 27

Классификация информационных систем по структуре хранимой информации.. 27

Объектографические информационные системы.. 27

Документальные информационные системы.. 27

Лекция 7. Основы теории информационного поиска. 29

Несколько слов об истории.. 29

Информационная потребность. Понятие пертинентного документа. 29

Информационный поиск и взаимодействие культур. 30

Информационный шум.. 30

Информационно-поисковые системы — ИПС.. 31

Запрос к ИПС.. 32

Понятие релевантного документа. 32

Полнота и точность информационного поиска. 32

Координация терминов. 33

Лекция 8. Предкоординированные ИПС.. 34

Предметные ИПС.. 34

Отсылка. 35

Ссылка. 36

WebRing — предметная ИПС Интернета. 36

Классификационные ИПС.. 36

Взаимодействие культур при поиске в классификационной ИПС.. 38

Ссылка и отсылка. 38

Лекция 9. Словарные ИПС.. 39

Введение. 39

Логические операторы.. 39

Правое усечение. 40

Слова далекие и близкие. 41

Ранжирование результатов поиска. 41

Лекция 10. Стратегия поиска: использование нескольких источников. 43

Пример из жизни.. 43

Еще два элемента стратегии.. 44

Лекция 1.  Введение. Основные понятия, связанные с информационными системами

Информационная система (ИС) — основной объект прикладной информатики. Кроме ин­фор­ма­ционных систем, объектами прикладной информатики являются пользователи и раз­работчики, обеспечи­ва­ющее программное обеспечение и оборудование и др.

Несмотря на разнообразие ИС, все они имеют много общего. Курс «Информационные системы как раз и выделяет то общее, что присуще всем (или многим) ИС. Материал курса используется и другими курсами специальности/направления «Прикладная информатика», прежде всего, курсами «Проектирование информационных систем» и «Высокоуровневые методы информатики и программирования».

Функции информационной системы

Рис. 1 — Основные функции информационной системы

Дать всеобъемлющее и удовлетворительное определение информационной системы (ИС) трудно. Я определю информационную систему через ее основные функции:

ввод информации (сбор информации, прием информации из других ИС) обработка информации (в частности, хранение и поиск информации) вывод информации (демонстрация ее человеку, передача в другие ИС).

Информационная система не обязательно использует компьютеры. Существуют мно­го­чис­ленные примеры некомпьютерных ИС: бухгалтерские учетные системы XVI – XX вв., карточные каталоги библиотек, любая книга, снабженная печатным справочным мате­ри­а­лом, например, указателем.

Минимальная единица информации, хранимая и обрабатываемая информационной сис­темой, на­зы­вается записью. Многие операции, выполняемые информационными систе­мами в процессе об­работки информации, используют несколько записей одновременно.

Запись сама может иметь (и, как правило, имеет), внутреннюю структуру. Составляющие (элементы) записи обычно называются полями. Информационная система при обра­бот­ке записи работает со всеми полями записи, хотя может создавать иллюзию того, что не­которые поля в обработке записи не участвуют.

Три функции информационной системы присутствуют в любой ИС, хотя могут иметь рудимен­тарные формы (например, в предметном указателе книги сбор информации и ее обработка были вы­полнены единственный раз, а вывод осуществляется перелистыванием книги ее читателем). Поч­ти всякая отдельная программа может рассматриваться как ин­формационная система. Напри­мер, текстовый процессор позволяет ввести информацию, он ее обрабатывает (хотя долговре­мен­ным хранением информации для текстового про­цес­сора занимается операционная система), в тек­стовом процессоре возможет поиск ин­формации, и уж конечно текстовый процессор умеет выво­дить информацию.

Предметная область

Информационные системы никогда не существую сами по себе. Они всегда связаны с ка­кой-то деятельностью человека (организации): расчётом траектории ракеты, управлением движением самолётов, дозировкой лекарств, вводимых больному, расчётом заработной платы, учётом недвижимости, поиском веб-страниц, реконструкцией археологических объектов и др.

Деятельность, связанная непосредственно с информационными системами (и только с ни­ми), редко бывает основной (если только организация не занята исключительно разработ­кой и/или сопровождением ИС). Информационная система всегда только обслуживает ос­новную деятельность организации/человека.

Зачастую в организации эксплуатируется несколько информационных систем. Напри­мер, в библиотеке может работать библиотечная ИС (учёт читателей, электронный ката­лог, учёт книговыдачи и др.) и кадрово-бухгалтерская система (отдел кадров, учёт зар­пла­ты).

Наличие тесной связи информационной системы и обслуживаемой ею деятельности поз­воляет говорить о предметной области ИС — объектах той деятельности, с которой эта ИС связана, и отношениях между этими объектами. Так, в библиотечной ИС объектами предметной области являются издания (книги, журналы, эстампы, музыкальные записи и др.), средства хранения изданий (хранилища и стеллажи), читатели, библиографы и др. А в кадрово-бухгалтерской информационной системе объектами предметной области будут сотрудники, должности, рабочее время, штатное расписание, премии и надбавки, налоги и пр.

Подсистемы

Каждая функция информационной системы может выполняться отдельным компо­нен­том ИС. Та­кой компонент называется подсистемой или модулем (в зависимости от про­из­вольно оцениваемой сложности или размера компонента). В небольших ИС под­сис­те­ма может реализовать несколько функций; в больших и сложных ИС их функции детали­зируются (простейший пример — разде­ле­ние функций хранения и обработки ин­фор­ма­ции). Каждая такая детальная функция может реализовываться своей подсис­те­мой; под­системы могут реализовывать несколько различных детальных функций (отно­ся­щихся, на­пример, к одному из видов информации, обрабатываемой ИС). Например, под­система расчета заработной платы в бухгалтерской ИС может реализовывать все 4 фун­к­ции ИС, но по отношению только к некоторой части финансовой информации (исполь­зу­емой при расчете заработной платы, но не требующейся, например, для учета дви­же­ния обо­ру­дования).

Обеспечения

Для того, чтобы подсистемы ИС могли реализовывать функции ИС, необходимы компо­нен­ты, согласованно используемые всеми или, по крайней мере, несколькими подсисте­ма­ми. Такие компоненты называются обеспечениями (или видами обеспечения). Разли­чают по крайней мере пять обеспечений:

Аппаратное (компьютеры в той или иной комплектации; специфические для ИС периферийные устройства: сканеры. принтеры, синтезаторы звука, цифровые микрофоны, кассовые аппараты, устройства отображения информации и др.; устройства управления датчиками физических величин и считывания данных с них (например, счетчик яиц на конвейере птицефабрики); кабели и оборудование телекоммуникационных сетей; аппаратура электропитания и вентиляции и др.). Программное (операционные системы; языки программирования[1], на которых вы­полняется разработка ИС; системы управления базами данных (СУБД); инфор­ма­ци­он­но­-поисковые системы (ИПС); библиотеки программных компонентов; сер­верное прог­раммное обеспечение, например, веб-сервер). В программное обес­пе­чение инфор­мационных систем никогда не включаются[2] средства их разработки (ре­дакторы программных текстов, компиляторы и др.). Лингвистическое (словари данных и другая метаинформация (информация об информации), искусственные языки, используемые в ИС — например, языки запро­сов к СУБД/ИПС, языки форматных преобразований; описания коммуникативных форматов и др.). Информационное (полупостоянная информация, мало или совсем не изменя­е­мая за время жизни ИС — нормативно-справочная информация (НСИ), — напри­мер, перечень районов города или список слов, не включаемых в словарь ИПС).

Информационное и лингвистическое обеспечения иногда объединяют, включая лингвистическое обеспечение в информационное или наоборот.

Организационное (производственные роли, руководства пользователей и адми­нистраторов ИС).

Для реализации каждой функции информационной системы могут использоваться все или только часть обеспечений.

Четыре основные функции для всех видов ИС имеют много общего, поэтому в дальней­ших лекциях остановимся на каждой из этих функций подробнее.

Жизненный цикл информационной системы

Информационные системы не существуют вечно — они создаются, работают (эксплуати­руются) и замещаются другими информационными системами. Период от появления за­мысла информационной системы до её полного замещения другой ИС называется жиз­ненным циклом информационной системы. Структуры жизненных циклов раз­лич­ных ИС бывают различны, о чаще всего они либо линейны — когда одна стадия жиз­ненного цикла последовательно сменяет другую, — либо представляют собой спираль, когда стадии жизненного цикла сменяют друг друга, неоднократно повторяя некоторую последовательность стадий — каждый раз для более развитой версии информационной системы.

Линейный жизненный цикл информационной системы

Рис. 2 — Линейный жизненный цикл информационной системы

Линейный жизненный цикл информационной системы состоит из трёх стадий:

·  Разработка (создание, производство)

·  Эксплуатация и сопровождение (использование и доработка)

·  Замещение другой информационной системой (с сохранением накопленных данных)

Линейный жизненный цикл в настоящее время характерен для военных и других инфор­мационных систем, связанных с использованием определённого оборудования (напри­мер, мобильных телефонов; с выработкой ресурса оборудования ИС замещается вместе с оборудованием) или высокими требованиями к качеству ИС (управление воздушным движением, обеспечение жизнедеятельности пациента в больнице и др.).

Существенным элементом линейного жизненного цикла информационной системы явля­ется так называемое сопровождение системы. Процесс сопровождения включает две разновидности мероприятий:

·  Администрирование — мероприятия, направленные на поддержание приемлемых эксплуатационных характе­рис­тик ИС (используемые ресурсы, надёжность и др.),

·  Сопровождение разработки — мероприятия, имеющие целью изменение характеристик ИС (прежде всего, обнаружение и исправление ошибок; но также и модификация ИС для решения новых задач, не предусмотренных при её раз­работке, или для обеспечения возможности эксплуатации ИС в условиях, которые также не были предусмотрены, например, на иной аппаратуре).

Сопровождение разработки при линейном жизненном цикле информационной системы —аналог авторского надзора в строительстве— может выполняться как разработчиками, так и эксплуатационным персоналом и/или третьими организациями.

Спиральный жизненный цикл

Большинству современных информационных систем присущ спиральный жизненный цикл. В спиральном жизненном цикле информационной системы эксплуатация ИС мо­жет быть не связана с процессом сопровождения разработки (однако от администриро­вания всё равно никуда не деться). Ошибки, обнаруженные в процессе экс­плуатации, и требования изменений, которые необходимо внести в информационную систему, фикси­руются в фазе оценки информационной системы и поступают к разра­бот­чикам, которые через определённые интервалы времени выпускают новый вариант ин­формационной системы, называемый версией (редакцией, релизом и т. п.). С получени­ем очередной версии ИС эксплуатационный персонал замещает ею её предыдущую вер­сию. В реаль­ности фазы эксплуатации, оценки и разработки могут совмещаться во времени.

Рис. 3 — Спиральный жизненный цикл информационной системы

Использование информационных систем со спиральным жизненным циклом позволяет:

во-первых, сократить время от начала разработки до начала эксплуатации ИС (за счёт ограничения функциональности первой версии ИС);

во-вторых, относительно быстро (с задержкой, равной времени выпуска очеред­ной версии, которое может быть равным, например, даже двум неделям) реагиро­вать на обна­ружи­вае­мые ошибки, изменяющиеся требования пользователей и изменяющиеся условия эксплуатации информационной системы.

С каждой формой жизненного цикла информационной системы связан определённый тип процесса её разработки. Линейному жизненному циклу соответствует так называ­е­мый «водопадный» процесс («сразу и целиком»), а спиральному жизненному циклу — разнообразные итерационные (пошаговые) процессы разработки ИС.

В литературе (да и в жизни) для информационных систем со спиральным жизненным циклом понятия жизненного цикла и процесса разработки зачастую отождествляются. Причина такого отождествления понятна — в этом случае разработка ведётся парал­лель­но эксплуатации ИС, в течение всего её жизненного цикла.

Рис. 4 — Спиральный жизненный цикл как смена версий

Лекция 2.  Общая функциональность информационных систем

Функция ввода информации

Виды ввода информации

Зачастую на стадии ввода информации говорят о данных. Ввод информации может вклю­чать и некоторую обработку данных. Ввод информации может осуществляться раз­личными способами:

Получение информации от человека. В этом случае говорят о вводе (иногда даже о "ручном вводе" или "клавиатурном вводе ") информации. Информация, по­лу­ча­е­мая от человека, не обязательно является клавиатурным вводом. Это может быть сканирование изображений или запись звука/видео, трассировки линейных изо­б­ражений (чертежей, карт) и др. Автоматический сбор, например, от датчиков технологических линий или ради­о­ло­катора истребителя. Выделяют также получение данных/информации из других ИС.

Обработка информации в процессе ее ввода

Все виды ввода информации могут сопровождаться теми или иными процедурами обра­бот­ки информации. Такая обработка может иметь различный уровень сложности. Нап­ри­мер, клавиатурный ввод может сопровождаться проверкой орфографии; числовые дан­ные могут проверяться на допустимые границы (зарплат в 1 000 000 руб./мес. в Универ­си­тете сейчас не бывает); линейные изображения могут сглаживаться и спрямляться; речь может распознаваться; показания датчиков — усредняться по времени и группам датчиков и т. д.

Форматные преобразования

Данные, получаемые от других ИС, как правило, подвергаются преобразованию формата — конвертированию из коммуникативного формата, в котором удобно передавать данные, во внутренний формат ИС, в котором информацию удобно хранить, обрабатывать, искать и выводить. При конвертировании данных также могут выполняться различного рода проверки.

Нормативно-справочная информация

Многие виды проверок данных при вводе информации выполняются с использованием нормативно-справочной информации (НСИ). НСИ бывает, в основном, двух видов:

Перечни (линейные упорядоченные/неупорядоченные списки) Иерархические (древовидные) классификаторы.

Примеры перечней:

Перечень улиц

·  Перечень видов законодательных актов (закон, постановление, указ,
распоряжение...)

·  Перечень видов изданий для целей библиотечного описания.

Пример классификатора:

Рис. 5. Пример классификатора

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6