Презентация по дисциплине информационные технологии.

Слайд #1

Лекция. Содержание банка и базы данных, используемых при внутримашинном информационном обеспечении АРМ.

Учебные вопросы:
1. Банк данных, его состав, модели баз данных.
2. Базы знаний – перспектива развития ИО в
управлении.

Слайд #2

1. Банк данных, его состав, модели баз данных
Внутримашинное ИО — система специальным образом организованных данных, подлежащих автоматизированной обработке, накоплению, хранению, поиску, передаче в виде, удобном для восприятия техническими средствами. Это файлы (массивы), базы и банки данных, базы знаний, а также их системы.
Внемашинное ИО включает систему экономических показателей, потоки информации, систему классификации и кодирования, документацию.
Одна часть связана с организацией в компьютере различных информационных массивов, используемых для решения задач и передачи данных.
Другая часть информационного обеспечения учитывает особенности взаимодействия пользователя с ПК при выполнении технологических операций по обработке информации,

Слайд #3

Внутримашинное информационное обеспечение связано с хранением, поиском и обработкой информации и состоит из разнообразных по содержанию, назначению, организации файлов и информационных связей между ними. Оно включает все виды специально организованной на машинных носителях информации для восприятия, передачи и обработки техническими средствами.
Внутримашинное ИО может быть создано
либо как множество локальных (независимых) файлов, каждый из которых отражает некоторое множество однородных управленческих документов

Слайд #4

либо как база данных. При создании базы данных файлы не являются независимыми, ибо структура одних файлов (состав полей) зависит от структуры других. Поэтому структура файлов базы данных часто не соответствует структуре управленческих документов, на основе которых эти файлы создаются.
Файлы БД разрабатываются с соблюдением определенных принципов и ориентацией на одну из моделей базы данных (иерархическую, сетевую, реляционную).
По содержанию внутримашинное ИО должно адекватно отражать реальную действительность организационного объекта и его подразделений, т. е. конкретную предметную область.

Слайд #5

Файлы внутримашинной базы делятся на переменные, в которых отражаются факты финансово-хозяйственной деятельности объекта управления, и условно-постоянные, в которых представлены материальные, трудовые, технологические и другие нормы и нормативы, а также справочные данные.
При выборе рационального варианта организации внутримашинного информационного обеспечения, наиболее полно отражающей специфику объекта управления, к нему предъявляют следующие требования:
полнота представления данных;
минимальность состава данных;
минимизация времени выборки данных при решении задач управления;
независимость структуры массивов от программных средств их организации;
динамичность структуры информационной базы.

Слайд #6

Информационная база, организованная на основе локальных файлов, состоит из совокупности массивов, предназначенных для решения отдельных задач. Для каждой задачи необходимая информация складывается из следующих составляющих: множества входных переменных массивов; множества массивов, получаемых в результате решения других задач; множества массивов, получаемых от предыдущего решения данной задачи; множества массивов нормативно-справочной информации; множества процедур обработки данных; множества массивов, хранимых для последующего peшения данной задачи; множества массивов, хранимых для решения других задач; множества выходных документов.

Слайд #7

При этом основным недостатком информационной базы является не только обилие массивов и их связей, но и то, что она не обеспечивает независимости программ решения задач от структур обрабатываемых данных. Любое изменение структуры входных массивов вызывает необходимость изменения программ, а это в свою очередь приводит к большим затратам на поддержание информационной базы. Кроме того, при такой организации информационная база несет в себе значительную долю избыточности из-за повторения одних и тех же реквизитов в разных массивах, ориентированных на решение локальных задач и практически не связанных между собой.

Слайд #8

Банк данных, его состав, модели баз данных
При увеличении объемов информации для многоцелевого применения и эффективного удовлетворения информационных потребностей различных пользователей используется интегрированный подход к созданию внутримашинного ИО. При этом данные рассматриваются как информационные ресурсы для разноаспектного и многократного использования.
Принцип интеграции предполагает организацию хранения информации в виде банка данных (БнД), где все данные собраны в едином интегрированном хранилище и к информации как важнейшему ресурсу обеспечен широкий доступ различных пользователей.
Банк данных (БнД) — это система специальным образом организованных данных (баз данных), программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.

Слайд #9

Основные требования к БнД включают:
интегрированность баз данных и целостность каждой из них;
Независимость;
минимальную избыточность хранимых данных;
способность к расширению.
Важным условием эффективного функционирования БнД является обеспечение защиты данных от несанкционированного доступа или случайного уничтожения хранимых данных.
Любой банк данных в своем составе всегда содержит следующие два основных компонента:
базу данных (БД), которая есть даталогическое представление информационной модели предприятия, и систему управления базой данных (СУБД), с помощью которой реализуются централизованное управление данными, хранимыми в базе, доступ к ним и поддержание их в состоянии, соответствующем состоянию предметной области.

Слайд #10

Базы данных (БД) создаются в БнД предприятия для решения на ПК задач управления производством.
Для программной реализации работ с БД создаются вспомогательные программы их структур, справочников и файлов, печати и др.
Центральную роль в функционировании банка данных выполняет система управления базой данных (СУБД).

Слайд #11

СУБД — это пакет программ, обеспечивающий поиск, хранение, корректировку данных, формирование ответов на запросы.
Система обеспечивает сохранность данных, их конфиденциальность, перемещение и связь с другими программными средствами.
Основные функции СУБД: непосредственное управление данными во внешней памяти; управление буферами оперативной памяти; управление транзакциями; журнализация; языки БД.

Слайд #12

Логически в современной реляционной СУБД можно выделить:
внутреннюю часть - ядро СУБД;
компилятор языка БД (обычно SQL);
подсистему поддержки времени выполнения;
набор утилит.

Слайд #13

Концепция банка данных — это не только идея интегрированного хранения данных, но и идея отделения описания данных от программ их обработки, интерфейс между которыми обеспечивается системой управления базами данных (СУБД).
В основу разработки СУБД закладывают принципы: единство структурно-информационной организации массивов; централизацию процессов накопления, хранения и обработки различных видов информации; однократный ввод первичных массивов информации с последующим многоразовым многоцелевым их использованием; интегрированное использование массивов в различных режимах обработки; оперативность доступа; различным элементам информационных массивов; минимизация стоимости создания и функционирования.

Слайд #14

По организации и технологии обработки данных базы данных подразделяются на централизованные и распределенные.
Централизованную базу, данных отличает традиционная архитектура баз данных.
Централизованная БД

Слайд #15

Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных компьютерах вычислительной сети. Работа с такой БД осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД).
По способу доступа к данным БД разделяются на БД с локальным доступом и БД с удаленным (сетевым) доступом.

Слайд #16

Системы централизованных БД с сетевым доступом предполагают различные архитектуры подобных систем: файл-сервер и клиент-сервер.
Появление персональных компьютеров и локальных вычислительных сетей привело к разработке архитектуры «файл-сервер», показанной на рис.2.
При такой архитектуре приложение, выполняемое на ПК, может получить прозрачный доступ к файл-серверу, на котором хранятся совместно используемые файлы. Когда приложению, работающему на ПК, требуется получить данные из совместно используемого файла, сетевое программное обеспечение автоматически считывает требуемый блок данных с сервера. Наиболее популярные БД для ПК, включая Microsoft Access, Paradox и dBase, поддерживают архитектуру «файл-сервер», при которой на каждом ПК работает своя копия СУБД.

Слайд #17

При выполнении обычных запросов эта архитектура обеспечивает великолепную производительность, поскольку в распоряжении каждой копии СУБД находятся все ресурсы ПК.
Однако поскольку запрос требует последовательного просмотра БД, СУБД постоянно запрашивает все новые блоки данных из БД, которая физически расположена на сервере сети. Очевидно, что в результате СУБД запросит и получит по ceти все блоки файла. При выполнении запросов такого типа эта архитектура создает слишком большую нагрузку на сеть и уменьшает производительность работы.

Слайд #18

Архитектура «файл-сервер»

Слайд #19

Архитектура «клиент-сервер» показана на рис.3. При такой архитектуре ПК объединены в локальную сеть, в которой имеется сервер баз данных, содержащий общие БД.
Функции СУБД разделена на две части.
1. Пользовательские программы, такие, как приложения для формирования интерактивных запросов работают на клиентском компьютере.
2. Хранение данных и управление ими обеспечиваются сервером.
В этой архитектуре SQL стал стандартным языком, предназначенным для обработки и чтения данных, содержащихся в БД. SQL обеспечивает взаимодействие между пользовательскими программами и ядром БД.

Слайд #20

Архитектура «клиент-сервер»

Слайд #21

Архитектура «клиент-сервер» позволяет сократить трафик и распределить процесс загрузки базы данных.
Функции работы с пользователем, такие, как обработка ввода и отображение данных, выполняются на ПК пользователя.
Функции работы с данными, такие, как дисковый ввод-вывод и выполнение запросов, выполняются сервером БД.
Наиболее важно здесь то, что SQL обеспечивает четко определенный интерфейс между клиентской и серверной системами, эффективно передавая запросы на доступ к БД.
Эта архитектура используется в современных СУБД Oracle, Informix, Sybase и др.

Слайд #22

Выбор СУБД определяется многими факторами, но главным из них является возможность работы с конкретной моделью данных (иерархической, сетевой, реляционной).
Иерархическую модель БД изображают в виде дерева (рис). Элементы дерева вершины 1—14 представляют совокупность данных например логические записи.
Каждой вершине соответствует множество экземпляров записей, составляющих логический файл.
Вершины расположены по уровням и связаны между собой отношениям подчиненности. Одна - единственная вершина верхнего уровня является корневой.
Иерархическая модель данных обеспечивает так называемые одно-многозначные отношения между данными. Примером таких отношений могут служить следующие: одному изделию соответствует несколько материалов, используемых на различных операциях обработки, сборки.

Слайд #23

Схема иерархической модели БД

Слайд #24

Сетевые модели БД соответствуют более широкому классу объектов управления, хотя требуют для своей организации и дополнительных затрат.
Сетевая модель позволяет любому объекту быть связанным с любым другим объектом. Сетевые модели сложны, что создает определенные трудности при необходимости модернизации или развития СУБД.
Пример сетевой модели БД представлен на рис. На рисунке видно, что одно изделие изготавливается в результате выполнения нескольких операций, а одна операция может использоваться для изготовления различных изделий.

Слайд #25

Сетевая модель БД

Слайд #26

Реляционная модель БД представляет объекты и взаимосвязи между ними в виде таблиц, а все операции над данными сводятся к операциям над этими таблицами.
На этой модели базируются практически все современные СУБД. Эта модель более понятна, «прозрачна» для конечного пользователя организации данных.
К преимуществам реляционной модели БД можно отнести также более высокую гибкость при расширении БД, состава запросов к ней.
Пример: реляционная организация БД в виде таблицы содержит программу выпуска изделий (табл. 1 ). Эта база данных включает в себя три атрибута: код технологической группы оборудования, код изделия, программу выпуска.

Слайд #27

Таблица 1. Реляционная модель БД
Одно из основных различий между тремя типами моделей СУБД состоит в том, что для иерархических и сетевых СУБД их структура не может быть изменена после ввода данных, тогда как для реляционных СУБД структура может изменяться в любое время. Для больших БД, структура которых остается длительное время неизменной, именно иерархические и сетевые СУБД могут оказаться наиболее эффективными, ибо они могут обеспечивать более быстрый доступ к информации БД, чем реляционные СУБД. Однако большинство СУБД для ПК работают с реляционной моделью. К реляционным моделям относят, например, Clipper, dBase, Paradox, FoxPro, Access, Oracle.

Слайд #28

В последние годы все большее признание и развитие получают объектно-ориентированные базы данных (ООБД), толчок к появлению которых дали объектно-ориентированное программирование и использование ПК для обработки и представления практически всех форм информации, воспринимаемых человеком.
В чем принципиальное отличие реляционных и объектно-ориентированных баз данных? В ООБД модель данных более близка сущностям реального мира. Объекты можно сохранить и использовать непосредственно, не раскладывая их по таблицам. Типы данных определяются разработчиком и не ограничены набором предопределенных типов. В объектных СУБД-данные объекта, а также его методы помещаются в хранилище как единое целое. Объектная СУБД именно то средство, которое обеспечивает запись объектов в базу данных. Существенной особенностью ООБД можно назвать объединение объектно-ориентированного программирования (ООП) с технологией баз данных для создания интегрированной среды разработки приложений.

Слайд #29

ООБД обеспечивает доступ к различным источникам данных, в том числе, конечно, и к данным реляционных СУБД, а также разнообразные средства манипуляции с объектами баз данных. Традиционными областями применения объектных СУБД являются системы автоматизированного проектирования (САПР), моделирование мультимедиа, поскольку именно из нужд этих отраслей выросло новое направление в базах данных.

Слайд #30

Поскольку объектные СУБД отличаются высоким быстродействием, надежностью, представляют разнообразнейший программный интерфейс для разработчиков, они широко используются в телекоммуникациях, различных аспектах автоматизации предприятия, издательском деле, геоинформационных проектах. Очень хорошо они подходят для решения задач построения распределенных вычислительных систем.
На основе объектной СУБД можно строить сложные распределенные банки данных, организовывать к ним доступ, как через локальную сеть, так и для удаленных пользователей в режиме реального масштаба времени К объектным СУБД можно отнести СУБД ONTOS — одного из лидеров направления ООБД, Jasmine, ODB-Jupiter — первый российский продукт такого рода, ORACLE 8.0.

Слайд #31

2. Базы знаний — перспектива развития ИО в управлении
Активно развивающейся областью использования компьютеров является создание баз знаний (БЗ) и их применение в различных областях науки и техники.
База знаний представляет собой семантическую модель, предназначенную для представления в ЭВМ знаний, накопленных человеком в определенной предметной области.
Основные функции базы знаний: создание знаний, загрузка; актуализация, поддержание в достоверном состоянии; расширение, включение новых знаний; обработка, формирование знаний, соответствующих текущей ситуации.

Слайд #32

Для выполнения указанных функций разрабатываются соответствующие программные средства. Совокупность этих программных средств и баз знаний принято называть искусственным интеллектом.
Искусственный интеллект в настоящее время находит применение в таких областях, как планирование и оперативное управление производством, выработка оптимальной стратегии поведения в соответствии сложившейся ситуацией и т. д.
Наиболее перспективным представляется использование искусственного интеллекта для построения экспертных систем.

Слайд #33

Экспертная система — это компьютерные программы, формализующие принятия решений человеком.
Назначение экспертных систем — формирование и вывод рекомендаций в зависимости от текущей ситуации, которая описывается совокупностью сведений, данных, вводимых пользователем в диалоговом режиме. Требуемые при этом данные могут извлекаться из создаваемой для решения функциональных задач базы данных. Выдаваемые компьютером рекомендации должны соответствовать рекомендациям специалиста высокой квалификации. Поэтому в формировании БЗ должны принимать участие специалисты — менеджеры высокой квалификации.

Слайд #34

В качестве элемента экспертной системы можно рассматривать базу данных. В то же время БД является составной частью БнД ИТ, Поэтому наряду с БЗ экспертная система должна рассматриваться как основная составляющая часть внутримашинного информационного обеспечения.
Экспертные системы, являющиеся в настоящее время наиболее распространенным классом систем искусственного интеллекта, обладают способностью рассмотреть большее число вариантов, чем это доступно человеку, при доскональном анализе ситуаций в той или иной предметной области и выдать «интеллектуальные» решения в сложных ситуациях, благодаря наличию в них баз знаний.

Слайд #35

Поэтому в помощь менеджерам в условиях распределенной системы обработки данных предполагается создавать ряд экспертных систем.
Так, при разработке плана производства для уточнения номенклатуры планируемой к выпуску продукции целесообразно создать экспертные системы по оценке конъюнктуры рынка и оценке технического уровня продукции, связанные с довольно сложным анализом исходной информации.