Содержание:
1. Состав и способы создания информационного обеспечения
2. Основы организации внутримашинного информационногообеспечения
3. Организация данных во внутримашинной сфере
Список используемой литературы
1. Состав и способы создания информационного обеспечения
Информационное обеспечение АСУ — это совокупность единой системыклассификации и кодирования технико-экономической информации, унифицированныхсистем документации и массивов информации, используемых в автоматизированныхсистемах управления. Сущность информационного обеспечения АСУ состоит в информационномотображении условий, состояния и результатов производственного процесса иобмене информацией между органом и объектом управления для регулирования егодеятельности.
Основная цель подсистемы информационного обеспечения заключается в том,чтобы представить для решения задач управления необходимые и достоверныесведения в достаточно полном объеме, своевременно и в удобной для использованияформе, требующей минимальных затрат машинного времени и труда. Позднополученная информация часто становится бесполезной, так как решение ужепринято.
Информационное обеспечение подразделяют на внемашинное и внутримашинное(рис. 1). К внемашинному информационному обеспечению относят: оперативнуюдокументацию, содержащую сведения о состоянии управляемого объекта и среды,нормативно-справочные документы, включающие систематизированнуюпроектно-сметную, техническую, технологическую, организационную ипроизводственную документацию, а также архивную информацию; системуклассификации и кодирования информации; инструкции по организации ввода,хранения, внесения изменений в нормативно-справочную документацию, в том числеи в массивы данных о среде.
Внутримашинное информационное обеспечение включает в себя информационнуюбазу на машинных носителях и систему программ ее организации, накопления, вводаи доступа к данным. Источником формирования внутримашинного информационногообеспечения служит внемашинная информационная база.
Основные требования к информационному обеспечению АСУ формулируются наоснове данных предпроектного обследования строительной организации. В нихобязательно должна быть отмечена необходимость обеспечения адекватностиинформационной базы предметной области и однозначного трактования модели.Информационная база также должна содержать данные о предметной области,достаточные для программной реализации информационного обеспечения.
/>
Рис. 1. Структура информационного обеспечения АСУ
В процессе разработки задач АСУ проектирование информационного обеспеченияобычно рассматривается как относительно самостоятельная часть общей разработкиавтоматизированной системы управления. Однако существует и другая методологияпроектирования с использованием CASE-технологий и CASE-средств, в рамкахкоторой конструирование информационного обеспечения и программных средстврешения задач АСУ рассматривается как единый технологический процесс. Ввидусложности и большой стоимости CASE-технологий и CASE-средств их применяют внастоящее время, как правило только для создания АСУ крупных организаций.
В практике проектирования АСУ чаще всего реализуются следующих дваосновных подхода к созданию информационного обеспечения: “от предметнойобласти”, “от запроса”. Выбор того или иного способа зависит от содержанияисходной информации. Подход “от предметной области”, означает описание объектовуправления и связей между ними безотносительно к потребностям пользователей.Иногда этот подход называют объектным или непроцессным. В подходе “от запроса”основным источником информации о предметной области являются запросыпользователей (задачи). Этот подход называется процессным или функциональным.
Преимуществом подхода “от предметной области” является его объективность,системное отображение предметной области и, как следствие, устойчивостьинформационной модели, возможность реализации большого числа программныхприложений по решению задач АСУ, в том числе и заранее незапланированных насозданной информационной базе. Недостатком данного подхода является трудностьотбора информации при подготовке информационного обеспечения.
Функциональный подход в большей степени ориентирован на реализациютекущих запросов управленческого персонала строительной организации и не всегдаучитывает перспектив развития автоматизи-рованной системы управления. При егоиспользовании могут возникнуть трудности при объединении взглядов различныхпользователей. Однако учет запросов руководителей производства позволяетулучшить характеристики функционирования информацион-ного обеспечения. Следуетотметить, что подход “от запроса” позволяет руководителям строительныхпредприятий в наибольшей мере реализовать один из основополагающих принциповсоздания АСУ — “принцип новых задач”.
Отдельно взятый ни один из указанных подходов не дает достаточнойинформации для проектирования рационального информационного обеспечения АСУ.Целесообразно совместное применение обоих подходов с ведущим положениемобъектного подхода. Рекомендуется в качестве первоочередного шага в подготовкеинформационного обеспечения сделать акцент на подходе “от предметной области”.Однако подготовленную при этом информационную базу следует проанализировать сточки зрения возможности и эффективности выполнения заданных функций.
2. Основы организации внутримашинного информационногообеспечения
Внутримашинное информационное обеспечение включает информационную базу намашинных носителях и средства ее ведения. Структура внутримашинной базыопределяется моделью логически взаимосвязанных данных конкретной предметнойобласти. В базу данных также входят отдельные невзаимосвязанные массивывходных, выходных и промежуточных данных, хранимых на машинных носителях.
Основными компонентам базы данных являются: нормативно-справочная,плановая, оперативная, учетная информация (рис. 2.). К плановой информацииотносится та часть нормативных данных, которые непосредственно связаны сорганизационно-технологическими моделями строительных объектов и плановымиресурсами по строительным работам. Данные этой группы можно считатьусловно-постоянными.
Большое внимание в процессе проектирования внутримашинной информационнойбазы уделяется эффективной организация данных, хранимых на машинных носителях.Выбор тех или иных способов организации данных В ЭВМ во многом определяет вдальнейшем затраты на разработку программных средств обработки информации, навозможность развития базы данных, ее надежность.
Часть сведений в базу данных поступает из внемашинной сферы (документынормативно-справочной информации, плановые, оперативные документов и др).Некоторые данные информационной базы могут формироваться в процессе решениязадач АСУ или поступать по телекоммуникационным каналам связи из другихавтоматизированных систем управления.
Внутримашинная информационная база характеризуется составом и структуроймассивов, способами организации и доступа к данным на машинных носителях. Взависимости от используемых программных средств организация массивов можетиметь свои особенности. Существует два основных способа организацииинформационных массивов: а) в виде отдельных независимых файлов (файловая организация);б) быть в составе базы данных, являющейся интегрированной совокупностьювзаимосвязанных массивов.
/>
Рис. 2. Состав внутримашинной информационной базы
В качестве независимых массивов с файловой организацией чаще всеговыступают первичные массивы, формируемые непосредственно с документов на этапепредбазовой подготовки и файлы, создаваемые в прикладных программах, написанныхна алгоритмическом языке (исходные, промежуточные и выходные). Логическаяструктура файловых массивов и параметры их размещения на машинных носителяхсодержатся в каждой прикладной программе обработки этих массивов. В этих жепрограммах предусмотрены процедуры их создания и корректировки. Следуетотметить, что файловая организация информации не является наглядной и создаетпредпосылки к дублированию данных. Кроме того, хранение данных в файлахзатрудняет актуализацию данных, и не всегда обеспечивает ее достоверность инепротиворечивость.
Более эффективна другая организация технико-экономической информации,заключающаяся в проектировании логически взаимосвязанных массивов в базахданных (рис. 3). Управление такими массивами, включая создание и ведение,выполняется с помощью специализированных программных средств — системуправления базами данных (СУБД).
База данных, по существу, является интегрированной совокупностьюнедублируемой информации, на основе которой решаются большинство задач АСУ.Логические взаимосвязи в базе данных организуются в соответствии с тем, к какомутипу она относится — иерархической, сетевой, реляционной. Существеннымпреимуществом базы данных является возможность многоаспектного доступа ииспользования одних и тех же данных различными задачами АСУ.
/>
Рис. 3. Схема обработки массивов базы данных в задачах АСУ
Нормативно-справочные данные, как наиболее стабильные, обычно размещают вотдельных массивах базы данных. Технологии формирования и ведения этих массивовимеют свои особенности. Массивы нормативно-справочной информации создаются, какправило, на этапе первоначальной загрузки базы данных. В процессе эксплуатациив эти массивы по мере необходимости дополняются или изменяются, что позволяетподдерживать базу данных в актуальном состоянии.
Плановые данные, характеризующие принятые организационно-технологическиерешения и включающие сведения о потребности в стоимостных ресурсах, ресурсахтипа “мощности”, материалах и изделиях по строительным работам, хранятся в базеданных до окончания строительства соответствующего объекта. Затем онипереносятся в архив.
Данные оперативного учета вносятся в базу данных в соответствии срегламентом решения задач, по мере поступления на ввод и обработку документов соперативной, учетной информацией. Эти данные подлежат накоплению заопределенный период (неделя, месяц, квартал), по истечении которогопроизводится их обобщение и обработка. После выполнения очередного расчета(например, формирования календарного графика выполнения строительно-монтажныхработ) накопленные данные оперативного учета подлежат удалению илиархивированию.
В базе данных также имеются промежуточные (рабочие) и выходные массивы.Их создают (подобно прикладным программам) в процессе решения задачнепосредственно сами системы управления базами данных.
Существует два основных режима функционирования базы данных — монопольныйи коллективного пользования. В первом случае база данных хранится только намашинных носителях данной ЭВМ и не разрешается одновременный доступ несколькихпользователей.
При наличии средств коммуникации открывается возможность хранить ииспользовать централизованные базы данных, размещаемые на машине-сервере, вмногопользовательском режиме. В этом случае руководители работ со своих рабочихстанций, (автоматизированных рабочих мест) получают доступ к общей для всехучастников АСУ централизованной информационной базе. Сетевые компьютерныетехнологии позволяют каждому руководителю работ создавать на своей персональнойЭВМ дополнительную (локальную) базу данных, которая содержит информацию,необходимую только на этом автоматизированном рабочем месте.
В зависимости от конфигурации используемых технических и программныхсредств при сетевой обработке данных информационной базы может бытьосуществлена различная технология работы. Существуют два основных режимасетевой обработки данных — “файл-сервер” и “клиент-сервер”. Технология“файл-сервер” предполагает наличие ЭВМ, выделенной под файловый сервер, накоторой находятся ядро сетевой операционной системы и централизованно хранимыефайлы. При этой архитектуре обеспечивается коллективный доступ к общей базеданных на файловом сервере. Причем, когда происходит обновление файла одним изпользователей, этот файл блокируется для доступа другим пользователям. Данныйрежим характерен тем, что запрошенные данные транспортируются с файловогосервера на рабочие станции, где и происходит их обработка средствами системыуправления базой данных.
Сетевая компьютерная система “клиент-сервер” предполагает разделениефункций обработки данных между клиентом (рабочей станцией) и машиной-серверомбаз данных, где обработку осуществляет установленная там система управлениябазой данных. Запрос на обработку данных выдается клиентом и передается по сетина сервер баз данных, где осуществляется поиск и обработка информации.
Обработанные данные транспортируются по локальной или глобальной сети отсервера к клиенту. Для реализации технологий типа “клиент-сервер” разработанязык структурированных запросов SQL (Structured Queries Language), с помощьюкоторого осуществляются запросы к базе данных АСУ и обеспечивается работа сэлектронными хранилищами данных других автоматизированных систем управления.Сетевые технологии “файл-сервер”, “клиент-сервер” ориентированны напользователя-непрограммиста, других диалоговых средств работы пользователей сданными. Следует отметить, что средства управления СУБД позволяют выполнять иряд других технологий обработки внутримашинной базы данных.
В организации и ведении внутримашинной информационной базы участвуют рядспециальных программных средства ввода и контроля. Эти программы обычноиспользуются для больших информационных баз на этапе предбазовой обработкиданных и создания первичных массивов. Средства предбазовой обработкиобеспечивают контроль достоверности вводимой в компьютер информации иавтоматизацию подготовки больших массивов данных к загрузке и корректировкебазы данных.
Эксплуатация информационных баз невозможна без выполнения рядавспомогательных процедур, например, копирования, архивирования, восстановления,антивирусной защиты и др. Для реализации этих и им подобных задач в составевнутримашинной информационной базы имеются соответствующие базовые программныесредства, называемые утилитами.
К средствам ведения внутримашинных баз данных также относятся иприкладные программы, создаваемые на универсальном языке программирования СУБД.Необходимость создания прикладных программ возникает, когда собственныеязыковые средства системы управления базами данных не позволяют выполнитьрешение той или иной задачи АСУ.
Прикладные программы АСУ могут разрабатываться и на одном изуниверсальных алгоритмических языков (Basic, Visual C++, Fortran, Modula идр.). Однако в таких программах не всегда достигнуть независимости программобработки и самих данных, избежать дублирования данных в информационныхмассивах разных задач АСУ. Это приводит к многократному вводу одних и тех жеданных для разных задач автоматизированной системы управления и вызываетсуществен-ные проблемы при внесении изменений в исходные данные.
Для обеспечения процессов создания и эксплуатации внутримашин-нойинформационной базы необходимы соответствующие технологичес-кие инструкции, вкоторых должны быть регламентированы процессы ввода, контроля данных икорректировки данных, получения копий файлов, архивирования и восстановлениябазы данных и др. В инструкциях по вводу и контролю должны быть описанытехнологии ввода информации, определена последовательность создания массивов.Здесь же должны быть описаны необходимые проверки достоверности вводимых сведений,используемые методы контроля (на диапазон значений, с помощью контрольных сумми др.).
Инструкции по загрузке и корректировке базы данных должны определятьвходные документы (массивы), с которых осуществляется загрузка. В этихинструкциях должны быть описаны экранные формы, которые соответствуют формамвходных документов и позволяют одновременно вводить данные в несколькологически взаимосвязанных массивов. При этом должны быть обеспечены требованияоднократного ввода одной и той же информации в базу данных.
Создание базы данных коллективного пользования, в том числе для работы вкомпьютерных сетях, также должно сопровождаться необходимыми инструкциями дляадминистрации баз данных. В них определяются функции персонала, по обеспечениюдоступа пользователей АСУ к общей базе данных с соблюдением требований позащите информации от несанкционированного доступа, определению сферыответственности за сохранность данных централизованной информационной базы АСУ.
3. Организация данных во внутримашинной сфере
Существует два уровня организации данных во внутримашинной сфере — логический и физический. Физическая организация данных определяет способразмещения информации непосредственно на машинных носителях и выполняетсяпрограммными инструментариями автоматически (без участия человека).Разработчики внутримашинной информационной базы АСУ оперируют в программахтолько представ-лениями о логической организации данных, которая определяетсявидом модели данных. Под моделью данных понимается совокупность взаимосвязанныхструктур данных и операций над этими структурами.
Вид модели и используемые в ней типы структур данных во многомпредопределяют выбор системы управления базами данных или языкапрограммирования, на котором создается прикладная программа обработки данных.Следует отметить, что для размещения одной и той же информации вовнутримашинной сфере могут быть использованы различные структуры и моделиданных. Их выбор возлагается на разработчиков информационной базы АСУ и зависитот многих факторов, в том числе от имеющегося технического и программногообеспечения, объемов информации, сложности задач АСУ.
В ряде случаев при организации данных во внутримашинной сфере применяютфайловую модель. При такой модели внутримашинная информационная базапредставляет собой множество не связанных между собой файлов из однотипныхзаписей с одноуровневой структурой (рис. 4). Запись является основнойструктурной единицей обработки данных и состоит из фиксированного набора(кортежа) полей, каждое из которых представляет собой элементарную единицулогической организации данных. Структура записи определяется составом ипоследовательностью входящих в нее полей.
Каждому экземпляру записи, как правило, в соответствие, ставятся один илидва ключа записи: первичный (уникальный) и вторичный ключ. Первичный ключ — этоодно или несколько полей, однозначно идентифицирующих запись. В случае, еслипервичный ключ состоит из одного поля, он называется простым, если изнескольких полей — составным ключом. Вторичный ключ, в отличие от первичного, — это такое поле, значение которого может повторяться в нескольких записях файла,то есть он не является уникальным. Если по значению первичного ключа может бытьнайден один единственный экземпляр записи, то по вторичному — несколько.
Для ускорения доступа к записям файла выполняется процедураиндексирования, результатом которой является создание дополнитель-ногоиндексного файла, содержащего в упорядоченном виде все значения ключей файладанных. Для каждого значения ключа в индексном файле содержится указатель насоответствующую запись файла данных. Наличие индексного файла позволяет позаданному ключу быстро находить запись. Индексирование может производиться нетолько по первичному, но и по вторичному ключу.
/>
Рис. 4. Файловая организация баз данных (файлы, записи, поля)
Описание логической организации данных файловой модели заключается вприсваивании каждому файлу уникального имени, а также в описании структуры егозаписей. При этом каждому полю задается сокращенное обозначение (имя поля) иуказывается формат поля (тип хранимого данного, длина поля и точность числовыхданных). Для полей, выполняющих роль уникального (первого) ключа записи,указывается признак ключа. Структура файла обычно описывается таблицей, вкоторой отмечаются первичные и вторичные ключи.
Файловые информационные базы обрабатываются системами управления файлами(Q&A, Reflex, FFS File и др.), которые не считаются системами управлениябазами данных. Файловые системы легко осваиваются, достаточно просты иэффективны в использовании. Для работы с ними используются простые языкизапросов, либо и вовсе ограничиваются набором программ-утилит. Такие системыобычно поддерживают работу с небольшим числом файлов, содержащих ограниченноечисло записей с небольшим количеством полей.
Кроме файловых моделей организации данных внутримашинной сферы существуютиерархические, сетевые и реляционные модели. Эти типы моделей являются болеесложными и, в отличие от файловой организации данных, поддерживаются СУБДсоответствующего типа. Различия между этими классами моделей постепенностираются. Однако некоторые особенности перечисленных типов моделей следуетотметить. Для иерархических и сетевых моделей их структура не может быть измененапосле ввода данных, тогда как структура реляционных моделей может изменяться влюбое время. С другой стороны, иерархические и сетевые модели обеспечиваютболее быстрый доступ к информации, чем реляционные модели.
Иерархические модели имеют древовидную структуру, когда каждому узлуструктуры соответствует один сегмент, представляющий собой поименованныйлинейный кортеж данных. Каждому сегменту, кроме корневого, соответствует одинвходной и несколько выходных сегментов (рис. 5).
/>
Рис. 5. Структура иерархической базы данных
Каждый сегмент лежит на единственном иерархическом пути, начинающемся скорневого сегмента. При описании такой логической организации данных достаточнодля каждого сегмента указать его входной сегмент. Так как в иерархическоймодели каждому входному сегменту данных соответствует N выходных, то такиемодели весьма удобны для представления отношений типа 1:L в предметной области.
Некоторым недостатком иерархических моделей является их неэффективностьпри реализации отношений типа L:L, медленный доступ к сегментам данных нижнихуровней иерархии и четкая ориентация только на определенные типы запросов и др.В связи с этим в настоящее время СУБД, базирующиеся на иерархических моделях,подвергаются существенным модификациям, позволяющим поддерживать более сложныетипы структур и, в первую очередь, сетевые их модификации.
Сетевая модель во многом подобна иерархической и отличается от нее толькотем, что допускает несколько входных сегментов наряду с возможностью наличиясегментов без входов с точки зрения иерархической структуры. На рис. 6представлен простой пример сетевой структуры, полученной на основе модификациииерархической топологии (рис. 5).
/>
Рис. 6. Структура сетевой базы данных
Графическое отображение структуры связей сегментов в такого типа моделейпредставляет собой сеть. Сегменты данных в сетевых базах данных могут иметьмножественные связи с сегментами старшего уровня. В связи с тем, что в сетевыхмоделях имена и направление связей не так очевидны, как в иерархических моделяхданных, они должны указываться при описания базы данных. В сетевых моделяхданных любая запись старшего уровня может содержать данные, относящиеся кнабору записей подчиненного уровня. Обращение к набору всех записейреализуется, начиная с записи старшего уровня. При этом нет необходимости, какэто выполняется в иерархических моделях, осуществлять доступ к искомому набору записейчерез корневой сегмент. Обращение к данным возможно с любой точки доступа посвязям.
Сетевые модели данных по сравнению с иерархическими являются болееуниверсальным средством отображения во внутримашинной сфере структурыинформации для разных предметных областей и это существенно расширяет сферу ихприменения. Достоинством сетевых моделей является отсутствие дублированияданных в различных элементах модели. Кроме того, технология работы с сетевымимоделями является более удобной, так как доступ к данным практически не имеетограничений и возможен непосредственно к объекту любого уровня. Допустимывсевозможные запросы. Однако следует отметить, что ввиду сложности сетевыхмоделей, разработка СУБД на их основе предполагает использование опытных системныханалитиков и программистов. Кроме того, при использовании сетевых моделей болееостро стоит проблема обеспечения сохранности информации в базе данных.
Реляционные модели данных отличаются от сетевых и иерархических простотойструктур данных, удобным для пользователя табличным представлением и доступом кданным. Большинство современных баз данных в настоящее время разрабатываются наоснове моделей подобного типа. Реляционную модель представления информациипредложил в 1970 г. сотрудник фирмы IBM Эдгар Кодд. Данная модель позволяетвыполнять все необходимые операции по запоминанию и поиску данных иобеспечивает целостность данных.
Модель основана на математическом понятии отношения, расширенном за счетзначительного добавления специальной терминологии и развития соответствующейтеории. В такой модели общая структура данных (отношений) может бытьпредставлена в виде таблицы, в которой каждая строка значений (кортеж)соответствуют логической записи, а заголовки столбцов являются названиями полей(элементов) записи. Процедуры запоминания и поиска осуществляются с применениемопераций на множествах (объединение, пересечение, разность, произведение) иреляционных операций (выбрать, спроецировать, соединить, разделить). Отметим,что хотя реляционная модель и выглядит как совокупность связанных таблиц, но нафизическом уровне данные хранятся в файлах, содержащих последовательностизаписей.
В реляционной модели каждому объекту предметной области соответствуетодно или более отношений. При необходимости связь между объектами можно указатьв явном виде. В такой связи (отношении) в качестве атрибутов указываютсяидентификаторы взаимосвязанных объектов. В реляционной модели объектыпредметной области и связи между ними представляются одинаковыми конструкциями,что существенно упрощает модель.
Суть реляционной модели можно пояснить на следующем примере. Пусть в базеданных строительного предприятия имеются два файла: а) справочникжелезобетонных изделий; б) отчет о поставках изделий (рис. 7). Каждый из этихфайлов содержит определенное число записей, состоящих из фиксированного числаполей (соответственно 4 и 4).
/>
Рис. 7. Фрагмент реляционной модели базы данных
В данном фрагменте базы данных определены два отношения (файла), имеющиеобщий элемент значения поля Изделие. Операции реляционной алгебры могутобъединить два типа записей по этому общему элементу. Например, в результатесоединения запись ПС может представиться в следующем виде:
ПС
.....
Иначе говоря, к сведениям о изделии добавляются сведения о всех егопоставках, имеющиеся в реляционной базе данных. Связь между записямидопускается по нескольким полям, позволяя выполнять достаточно сложныеманипуляции с данными. Поля данных, связывающих вместе две записи, могут бытьуникальными для данной пары, но могут дублироваться и во многих других записях.Они могут повторяться неоднократно, связывая между собой записи. Аналогичным образомможно проиллюстрировать выполнение в реалиционной модели операций проекции иселекции.
Чтобы не допустить потерь или искажения информации в реляционной базеданных необходим соответствующий контроль всех взаимосвязей записей. Этотконтроль выполняется СУБД, которые в процессе работы постоянно пересчитываютчисло связей для каждой записи базы данных в прямом и обратном направлениях.При больших объемах баз данных осуществление такого контроля может потребоватьсущественных затрат машинного времени.
Список используемой литературы:
1. Автоматизированные информационные технологии в экономике./Под ред. проф. Г.А.Титоренко. –М.: Компьютер, ЮНИТИ, 2006.-205 с.
2. Компьютерные технологии обработки информации./ Под ред.С.В.Назарова. –М.: Финансы и статистика, 2007. – 487 с.
3. Каpатыгин С. Компьютеp для носоpога. // Кн.З.: Носоpог вмоpе данных. // Базы данных: пpостейшие сpедства обpаботки инфоpмации;электpонные таблицы; системы упpавления базами данных. В 2-х томах. — М.: ABF, 20055.
4. Хаселиp Р. Опеpационная система Windows 3.1. — М.: ЭКОМ, 2003.– 156 с.
5. Хаpвей Г. Excel 5.0 для «чайников». — К.:Диалектика, 2001. – 234 с.