Внутримашинное информационное обеспечение

Внутримашинное информационное обеспечение (ИО) включает организацию файлов в памяти ЭВМ

Файлпредставляет собой совокупность однородной жестко организованной и поименованной информации, расположенной на машинном носителе.

Все файлы ИС можно классифицировать по следующим признакам:

• по этапам обработки - входные, базовые, результативные;

• по типу носителя - на промежуточных носителях - гибких магнитных дисках и магнитных лентах и на основных носителях - жестких магнитных дисках, магнитооптических дисках и др.;

• по составу информации - файлы с оперативной информацией и файлы с постоянной информацией;

• по назначению - по типу функциональных подсистем;

• по типу логической организации - файлы с линейной и иерархической структурой записи, реляционные, табличные;

• по способу физической организации - файлы с последовательным, индексным и прямым способом доступа.

Существуют следующие способы организации внутримашинного ИО: совокупность локальных файлов, поддерживаемых функциональными пакетами прикладных программ, и автоматизированная база данных, основывающаяся на использовании универсальных программных средств загрузки, хранения, поиска и ведения данных, т.е. СУБД.

Основной формой организации файлов является использование баз данных (БД), использование автоматизированных банков данных (АБД) и баз знаний (БЗ).

АБД- это система специальным образом организованных данных, а также технических, программных, языковых и организационно-методических средств, предназначенных для коллективного использования пользователями при решении разных экономических задач.

Компонентами банка данных являются:

· база данных;

· система управления базой данных (СУБД);

· вычислительная система (операционная система или технические средства);

· администратор базы данных (группа специалистов, без которых невозможно функционирование и развитие базы данных);

· словарь данных;

· обслуживающий персонал.

Среди перечисленных компонентов основными являются база данных и система управления базой данных (СУБД).

Программными средствами банка данных являются:

· операционная система;

· прикладные программы обслуживания банка данных;

· программный компонент (ядро системы управления базой данных, трансляторы, утилиты).

Основные требования, предъявляемые к АБД:

• сведение к минимуму дублирования в хранении данных;

• прямой и коллективный доступ к данным;

• защита данных от несанкционированного доступа;

• адаптация данных к развитию информационного обеспечения;

• обеспечение регламентированных и нерегламентированных запросов;

• минимизация затрат на создание и хранение данных и на поддержание их в актуальном состоянии.

Базами данных (БД) называют электронные хранилища информации, доступ к которым осуществляется с помощью одного или нескольких компьютеров. Обычно БД создается для хранения и доступа к данным, содержащим сведения о некоторой предметной области, то есть некоторой области человеческой деятельности или области реального мира.

Системы управления базами данных (СУБД) - это программные средства, предназначенные для создания, наполнения, обновления и удаления баз данных.

Различают три основных вида СУБД: промышленные универсального назначения, промышленные специального назначения и разрабатываемые для конкретного заказчика.

Специализированные СУБД создаются для управления базами данных конкретного назначения - бухгалтерские, складские, банковские и т. д.

Универсальные СУБД не имеют четко очерченных рамок применения, они рассчитаны «на все случаи жизни» и, как следствие, достаточно сложны и требуют от пользователя специальных знаний. Как специализированные, так и универсальные промышленные СУБД относительно дешевы, достаточно надежны (отлажены) и готовы к немедленной работе, в то время как заказные СУБД требуют существенных затрат, а их подготовка к работе и отладка занимают значительный период (от нескольких месяцев до нескольких лет).

Однако в отличие от промышленных заказные СУБД в максимальной степени учитывают специфику работы заказчика (того или иного предприятия), их интерфейс обычно интуитивно понятен пользователям и не требует от них специальных знаний.

СУБД классифицируются:

ü по выполняемым функциям на:

· операционные;

· информационные;

ü по сфере применения на:

· универсальные;

· проблемно-ориентированные;

ü по используемому языку общения на:

· замкнутые, имеющие собственные самостоятельные языки общения пользователей с базами данных;

· открытые (в которых используется язык программирования, расширенный операторами языка манипулирования данными);

ü по числу поддерживаемых уровней моделей данных на:

· одноуровневые системы;

· двухуровневые системы;

· трехуровневые системы;

ü по способу установления связей между данными:

· реляционные базы данных;

· иерархические базы данных;

· сетевые базы данных;

ü по способу организации хранения данных и выполнения функций обработки базы данных на:

· централизованные;

· распределенные.

По своей архитектуре СУБД делятся на одно-, двух- и трехзвенные (рис.3.6).

В однозвенной архитектуре используется единственное звено (клиент), обеспечивающее необходимую логику управления данными и их визуализацию.

В двухзвенной архитектуре значительную часть логики управления данными берет на себя сервер БД, в то время как клиент в основном занят отображением данных в удобном для пользователя виде.

В трехзвенных СУБД используется промежуточное звено - сервер приложений, являющееся посредником между клиентом и сервером БД. Сервер приложений призван полностью избавить клиента от каких бы то ни было забот по управлению данными и обеспечению связи с сервером БД.

Рис.3.6. .Архитектура СУБД: однозвенные (слева); двухзвенная (в центре); трехзвенная (справа)

Базы данных могут организовываться на разных по мощности ЭВМ: от супер- до микроЭВМ, но принципы организации АБД одинаковы.

Различают следующие типы баз данных:

• централизованные, создаваемые обычно на вычислительных центрах на ЭВМ с присоединенными к ним терминалами;

• распределенные в различных узлах локальных сетей ЭВМ;

• локальные, расположенные на одном компьютере.

Централизованную базу данных отличает традиционная архитектура баз данных. При наличии централизованной базы данных все необходимые для работы специалистов данные и СУБД размещены на центральном компьютере, принимающем входную информацию с пользовательского терминала и отображающем данные на экране пользователя. Приложение и СУБД работают на одном компьютере, и, поскольку система обслуживает много различных пользователей, каждый из них ощущает снижение быстродействия по мере увеличения нагрузки на систему.

Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно, пересекающихся или даже дублирующих друг друга, хранимых на разных компьютерах вычислительной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной базы данных (СУРБД).

В зависимости от расположения отдельных частей СУБД различают локальные и сетевые СУБД.

Все части локальной СУБД размещаются на компьютере пользователя базы данных. Чтобы с одной и той же БД одновременно могло работать несколько пользователей, каждый пользовательский компьютер должен иметь свою копию локальной БД. Существенной проблемой СУБД такого типа является синхронизация копий данных, именно поэтому для решения задач, требующих совместной работы нескольких пользователей, локальные СУБД фактически не используются.

К сетевым относятся файл-серверные, клиент-серверные и распределенные СУБД. Непременным атрибутом этих систем является сеть, обеспечивающая аппаратную связь компьютеров и делающая возможной корпоративную работу множества пользователей с одними и теми же данными.

В файл-серверных СУБД все данные обычно размещаются в одном или нескольких каталогах достаточно мощной машины, специально выделенной для этих целей и постоянно подключенной к сети. Такой компьютер называется файл-сервером - отсюда название СУБД. Безусловным достоинством СУБД этого типа является относительная простота ее создания и обслуживания - фактически все сводится лишь к развертыванию локальной сети и установке на подключенных к ней компьютерах сетевых операционных систем.

Нетрудно заметить, что между локальными и файл-серверными вариантами СУБД нет особых различий, так как в них все части собственно СУБД (кроме данных) находятся на компьютере клиента. По архитектуре они обычно являются однозвенными, но в некоторых случаях могут использовать сервер приложений.

Недостатком файл-серверных систем является значительная нагрузка на сеть. Если, например, клиенту нужно отыскать сведения об одной из фирм-партнеров, по сети вначале передается весь файл, содержащий сведения о многих сотнях партнеров, и лишь затем в созданной таким образом локальной копии данных отыскивается нужная запись.

При интенсивной работе с данными уже нескольких десятков клиентов пропускная способность сети может оказаться недостаточной, и пользователя будут раздражать значительные задержки в реакции СУБД на его требования. Файл-серверные СУБД могут успешно использоваться в относительно небольших фирмах с количеством клиентских мест до нескольких десятков.

Клиент-серверные (двухзвенные) системы значительно снижают нагрузку на сеть, так как клиент общается с данными через специализированного посредника - сервер базы данных, который размещается на машине с данными. Сервер БД принимает запрос от клиента, отыскивает в данных нужную запись и передает ее клиенту. Таким образом, по сети передается относительно короткий запрос и единственная нужная запись, даже если соответствующий файл с данными содержит сотни тысяч записей. Запрос к серверу формируется на специальном языке структурированных запросов (Structured Query Language, SQL), поэтому часто серверы БД называются SQL-серверами.

Клиент-серверные СУБД масштабируются до сотен и тысяч клиентских мест.

Распределенные СУБД могут содержать несколько десятков и сотен серверов БД. Количество клиентских мест в них может достигать десятков и сотен тысяч. Обычно такие СУБД работают на предприятиях государственного масштаба, отдельные подразделения которых разнесены на значительной территории. К таковым, например, относятся подразделения Министерства обороны и Министерства внутренних дел.

В распределенных СУБД некоторые серверы могут дублировать друг друга с целью достижения предельно малой вероятности отказов и сбоев, которые могут исказить жизненно важную информацию. Они используют собственные региональные средства связи. Интерес к распределенным СУБД возрос в связи со стремительным развитием Интернета. Опираясь на возможности Интернета, распределенные системы строят не только предприятия государственного масштаба, но и относительно небольшие коммерческие предприятия, обеспечивая своим сотрудникам работу с корпоративными данными на дому и в командировках.

Характеристиками СУБД являются:

· производительность;

· обеспечение целостности данных на уровне баз данных;

· обеспечение безопасности данных;

· возможность работы в многопользовательских средах;

· возможность импорта и экспорта данных;

· обеспечение доступа к данным с помощью языка SQL;

· возможность составления запросов;

· наличие инструментальных средств разработки прикладных программ.

Производительность СУБД оценивается:

· временем выполнения запросов;

· скоростью поиска информации;

· временем импортирования баз данных из других форматов;

· скоростью выполнения операций (таких как обновление, вставка, удаление);

· временем генерации отчета и другими показателями.

Безопасность данных достигается:

· шифрованием прикладных программ;

· шифрованием данных;

· защитой данных паролем;

· ограничением доступа к базе данных.

Обеспечение целостности данныхподразумевает наличие средств, позволяющих удостовериться, что информация в базе данных всегда остается корректной и полной. Целостность данных должна обеспечиваться независимо от того, каким образом данные заносятся в память (в интерактивном режиме, посредством импорта или с помощью специальной программы).