Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

 

Понятие информации

 

Фундаментальной чертой цивилизации является рост производства, потребления и накопления информации во всех отраслях человеческой деятельности. Вся жизнь человека так или иначе связана с получением, накоплением и обработкой информации. Что бы человек не делал: читает ли он книгу, смотрит ли он телевизор, разговаривает ли - он постоянно и непрерывно получает и обрабатывает информацию.

Для современной цивилизации характерна небывалая скорость развития науки, техники и новых технологий. Так, от изобретения книгопечатания (середина XV века) до изобретения радиоприемника (1895 год) прошло около 440 лет, а между изобретением радио и телевидения - около 30 лет. Разрыв во времени между изобретением транзистора и интегральной схемы составил всего 5 лет.

В области накопления научной информации ее объем начиная с XVII века удваивался примерно каждые 10 - 15 лет. Поэтому одной из важнейших проблем человечества является лавинообразный поток информации в любой отрасли его жизнедеятельности. Подсчитано, например, что в настоящее время специалист должен тратить около 80% своего рабочего времени, чтобы уследить за всеми новыми печатными работами в его области деятельности. Увеличение информации и растущий спрос на нее обусловили появление отрасли, связанной с автоматизацией обработки информации - ИНФОРМАТИКИ.

Концепции информации

Существование множества определений информации обусловлено сложностью, специфичностью и многообразием подходов к толкованию сущности этого понятия. Существуют 3 наиболее распространенные концепции информации, каждая из которых по-своему объясняет ее сущность.

Первая концепция (концепция К. Шеннона), отражая количественно-информационный подход, определяет информацию как меру неопределенности (энтропию) события. Количество информации в том или ином случае зависит от вероятности его получения: чем более вероятным является сообщение, тем меньше информации содержится в нем. Этот подход, хоть и не учитывает смысловую сторону информации, оказался весьма полезным в технике связи и вычислительной технике и послужил основой для измерения информации и оптимального кодирования сообщений. Кроме того, он представляется удобным для иллюстрации такого важного свойства информации, как новизна, неожиданность сообщений.

При таком понимании информация - это снятая неопределенность, или результат выбора из набора возможных альтернатив.

Вторая концепция рассматривает информацию как свойство материи. Ее появление связано с развитием кибернетики и основано на утверждении, что информацию содержат любые сообщения, воспринимаемые человеком или приборами. Наиболее ярко и образно эта концепция информации выражена академиком В.М. Глушковым. Он писал, что " информацию несут не только испещренные буквами листы книги или человеческая речь, но и солнечный свет, складки горного хребта, шум водопада, шелест травы".

То есть, информация как свойство материи создает представление о ее природе и структуре, упорядоченности и разнообразии. Она не может существовать вне материи, а значит, она существовала и будет существовать вечно, ее можно накапливать, хранить и перерабатывать.

Третья концепция основана на логико-семантическом подходе, при котором информация трактуется как знание, причем не любое знание, а та его часть, которая используется для ориентировки, для активного действия, для управления и самоуправления.

Иными словами, информация - это действующая, полезная часть знаний. Представитель этой концепции В. Г. Афанасьев, развивая логико-семантический подход, дает определение социальной информации: " Информация, циркулирующая в обществе, используемая в управлении социальными процессами, является социальной информацией. Она представляет собой знания, сообщения, сведения о социальной форме движения материи и о всех других формах в той мере, в какой она используется обществом..."

Социальная информация - многоуровневое знание. Она характеризует общественные процессы в целом - экономические, политические, социальные, демографические, культурно-духовные и т.д.; конкретные процессы, происходящие в различных ячейках общества- на предприятиях, в кооперативах, семьях и т.д.; а также интересы и стремления различных социальных групп - рабочего класса, молодежи, пенсионеров, женщин и др. В самом общем смысле под социальной информацией понимают знания, сообщения, сведения о социальной форме движения материи и о всех других ее формах в той мере, в какой они используются обществом, вовлеченными в орбиту общественной жизни. То есть информация есть содержание логического мышления, которое, воспринимаясь с помощью слышимого или видимого слова, может быть использована людьми в их деятельности.

Рассмотренные подходы в определенной мере дополняют друг друга, освещают различные стороны сущности понятия информации и облегчают тем самым систематизацию ее основных свойств. Обобщив данные подходы, можно дать следующее определение информации:

Информация - это сведения, снимающие неопределенность об окружающем мире, которые являются объектом хранения, преобразования, передачи и использования. Сведения - это знания выраженные в сигналах, сообщениях, известиях, уведомлениях и т.д.

Классификация информации

Информация подразделяется по форме представления на 2 вида:

- дискретная форма представления информации - это последовательность символов, характеризующая прерывистую, изменяющуюся величину (количество дорожно-транспортных происшествий, количество тяжких преступлений и т.п.);

- аналоговая или непрерывная форма представления информации - это величина, характеризующая процесс, не имеющий перерывов или промежутков (температура тела человека, скорость автомобиля на определенном участке пути и т.п.).

2. По области возникновения выделяют информацию:

- элементарную (механическую), которая отражает процессы, явления неодушевленной природы;

- биологическую, которая отражает процессы животного и растительного мира;

- социальную, которая отражает процессы человеческого общества.

3. По способу передачи и восприятия различают следующие виды информации:

- визуальную, передаваемую видимыми образами и символами;

- аудиальную, передаваемую звуками;

- тактильную, передаваемую ощущениями;

- органолептическую, передаваемую запахами и вкусами;

- машинную, выдаваемую и воспринимаемую средствами вычислительной техники.

4. Информацию, создаваемую и используемую человеком, по общественному назначению можно разбить на три вида:

- личную, предназначенную для конкретного человека;

- массовую, предназначенную для любого желающего ее пользоваться (общественно-политическая, научно-популярная и т.д.);

- специальную, предназначенную для использования узким кругом лиц, занимающихся решением сложных специальных задач в области науки, техники, экономики.

5. По способам кодирования выделяют следующие типы информации:

- символьную, основанную на использовании символов - букв, цифр, знаков и т. д. Она является наиболее простой, но практически применяется только для передачи несложных сигналов о различных событиях. Примером может служить зеленый свет уличного светофора, который сообщает о возможности начала движения пешеходам или водителям автотранспорта.

- текстовую, основанную на использовании комбинаций символов. Здесь так же, как и в предыдущей форме, используются символы: буквы, цифры, математические знаки. Однако информация заложена не только в этих символах, но и в их сочетании, порядке следования. Так, слова КОТ и ТОК имеют одинаковые буквы, но содержат различную информацию. Благодаря взаимосвязи символов и отображению речи человека текстовая информация чрезвычайно удобна и широко используется в деятельности человека: книги, брошюры, журналы, различного рода документы, аудиозаписи кодируются в текстовой форме.

- графическую, основанную на использовании произвольного сочетания в пространстве графических примитивов. К этой форме относятся фотографии, схемы, чертежи, рисунки, играющие большое значение в деятельности человек.

Свойства информации можно рассматривать в трех аспектах: техническом - это точность, надежность, скорость передачи сигналов и т.д.; семантическом - это передача смысла текста с помощью кодов и прагматическом - это насколько эффективно информация влияет на поведение объекта.

Информационные процессы

В процессе познания окружающего мира человек получает информацию с помощью своих органов чувств, но этого недостаточно для того, чтобы правильно ориентироваться в мире. На протяжении всей жизни человек вынужден не только получать, но и хранить информацию. В процессе общения с другими людьми человек передает и принимает информацию. Для достижения какой-либо цели люди вынуждены ее анализировать (находить общее, выявлять отличия, выделять взаимосвязи и закономерности, т.е. ее обрабатывать). Человек живет в мире информации и участвует во всевозможных информационных процессах.

Если спилить дерево, то по кольцам можно определить, сколько дереву лет, дождливым или засушливым был каждый год его жизни. Следовательно, дерево хранит информацию о своей жизни. Из желудя вырастает дубок, из пшеничного зерна – колос, а это значит, что в семенах хранится информация о растениях. Заучивая правило или стихотворение, мы сохраняем их в памяти. Книги, газеты, журналы хранят для нас с вами события прошлых лет.

Следовательно, в передаче информации участвуют две стороны:

· источником может быть как человек, так и устройство, которое передает информацию,

· приемник – человек или устройство, которое ее получает.

Одним из самых древних способов передачи является сообщение, отправленное с гонцом. Разговаривая, мы передаем друг другу информацию. По мере развития технического прогресса люди придумали много устройств для передачи информации: телевизор, радио, телеграф, телефон, ЭВМ.

Обработка информации

Эта фаза в современной информатике выполняется компьютером и часто включает хранение данных с использованием внешней памяти. Вследствие принципа программного управления обработка информации осуществляется в соответствии с программой, предварительно размещенной в памяти компьютера.

Рассмотрим процесс обработки информации на примере программы:

 

var CHISLO: integer;

input (CHISLO);

CHISLO: =CHISLO+1;

write (CHISLO); .

 

Пусть для этого исходного модуля сформирован загрузочный модуль, выполненный в условных машинных командах и размещенный в ОЗУ:

Сегментированный адрес в ОЗУ для команды	Содержимое адреса
0002: 0008	-
0002: 000А	128 0008
0002: 000D	126 1
0002: 000F	127 0008
0003: 0002
0003: 0003	125 0008
0003: 0005	129 0008

где коды операций означают следующее:

Код операции	Объем	Действие
	1б	сложить содержимое регистров АХ и СХ, результат – в регистре АХ
	3б	поместить содержимое регистра АХ по адресу
	2б	поместить константу в регистр АХ
	3б	поместить содержимое адреса в регистр СХ
	3б	ввод с клавиатуры с размещением по указанному адресу
	3б	вывод на экран монитора данного, расположенного по указанному адресу

 

Пусть начальным значением переменной CHISLO, вводимым с клавиатуры, является целое число 20. Тогда содержимое адресов и регистров, участвующих в обработке в соответствии с указанной программой, приведено в таблице (при этом учитывались структура и принципы функционирования УУ и АЛУ, рассмотренные ранее):

 

Счетчик адреса команд	Содержимое регистра команды УУ	Содержимое регистров АЛУ	Содержимое адреса 0008
Код операции	Первый операнд	Второй операнд	Первый операнд (АХ)	Второй операнд (СХ)	Результат (АХ)
000A			-	-	-	-
000D			АХ		-	-
000F			СХ
		АХ	СХ
		АХ
			-

 

Будучи одной из фаз предметного информационного процесса, обработка информации компьютером, в свою очередь, сама является информационным процессом, в реализации которого принимают участие структурные элементы компьютера, рассмотренные ранее:

- источником информации является программист, если выполняется отладка программы, или пользователь, если программа эксплуатируется. В качестве сигнала S1 выступают входные данные, например, значения переменной CHISLO. Носитель информации произволен;

- восприятие сигнала S1 инициируется при выполнении команды, соответствующей оператору input (CHISLO). Введенная с клавиатуры информация размещается в промежуточной буферной памяти УВв. Носитель сигнала S2 носит электронный характер;

- передача – введенная информация передается из буферной памяти по адресу основной памяти, указанному в загрузочном модуле для размещения соответствующей переменной. Например, для переменной CHISLO отведена область памяти размером 2 байта по адресу 0002: 0008. Сигнал S3 носит электронный характер;

- обработка – выполняется процессором и заключается в выполнении оператора присваивания из приведенной программы. Этому оператору соответствует код, по которому выполняются следующие действия:

· в регистр АХ помещается 1;

· в регистр СХ помещаются данные, расположенные по адресу 0002: 0008, – это введенное при восприятии значение переменной CHISLO;

· содержимое регистров АХ и СХ складывается, результат помещается в регистр АХ;

· содержимое регистра АХ помещается по адресу 0002: 0008, т.е. присваивается переменной CHISLO. При этом отведенная под переменную память может быть недостаточна для размещения результата, если, например, введенное значение было слишком большим. Тогда возникает ситуация переполнения. Таким образом, семантика сигнала S4 различается в зависимости от результатов вычислений:

· если вычисления корректны, то это значение переменной CHISLO, которое размещено по адресу 0002: 0008, а потому носит электронный характер;

· если вычисления некорректны, тогда сигнал S4 – это диагностические сообщения о недостатке памяти для переменной. Также носит электронный характер;

- хранение – не выполняется, поскольку в программе отсутствуют команды по привлечению внешней памяти;

- передача – это перенос сигнала S4 от основной памяти компьютера к промежуточной буферной памяти УВыв, в роли которого выступает для нашей программы монитор. Инициируется оператором write (CHISLO), если обработка прошла корректно, или средствами ОС при наличии ошибки в программе. В любом случае выполняется средствами ОС и каналами сопряжения УВыв и других устройств компьютера. Сигналы S4 и S5 в таком случае тождественны по синтаксису и носителю, а различаются лишь местом нахождения;

- представление заключается в преобразовании сигнала S5 к виду, понятному и удобному потребителю. Выполняется УВыв, в роли которого в данном случае выступает монитор; тогда сигнал S6 – электронный;

- потребителем информации является:

· программист - в случае отладки. В роли сигнала S6 выступают:

· диагностические сообщения о наличии ошибок в тексте программы, если обнаружены ошибки. Назначение программиста в этом случае – исправить исходный текст программы и заново отладить программу;

· результирующие данные;

· конечный пользователь – в случае эксплуатации программного продукта. Сигнал S6 - это результирующие данные.

Хранение информации

Хранение информации (данных) не является самостоятельной фазой в информационном процессе, а входит в состав фазы обработки. Однако, в силу важности организации хранения, данный материал вынесен в отдельный раздел.

Различают структурированные данные, в которых отражаются отдельные факты предметной области (это основная форма представления данных в СУБД), и неструктурированные, произвольные по форме, включающие и тексты, и графику, и прочие данные. Эта форма представления данных широко используется, например, в Интернет-технологиях, а сами данные предоставляются пользователю в виде отклика поисковыми системами.

Организация того или иного вида хранения данных (структурированных или неструктурированных) связана с обеспечением доступа к самим данным. Под доступом понимается возможность выделения элемента данных (или множества элементов) среди других элементов по каким-либо признакам с целью выполнения некоторых действий над элементом. При этом под элементом понимается как запись файла (в случае структурированных данных), так и сам файл (в случае неструктурированных данных).

Для данных любого вида доступ осуществляется с помощью специальных данных, которые называются ключевыми (ключами). Для структурированных данных такие ключи входят в состав записей файлов в качестве отдельных полей записей. Для неструктурированных поисковые слова или выражения входят, как правило, в искомый текст. С помощью ключей выполняется идентификация требуемых элементов в информационном массиве (массиве хранения данных).

Информационные модели

Гипертекст

 

Под гипертекстом понимают систему информационных объектов, объединенных между собой направленными семантическими связями, образующими сеть. Каждый объект связывается с информационной панелью экрана, на которой пользователь может ассоциативно выбирать одну из связей.

Гипертекстовая технология предполагает перемещение от одних объектов к другим с учетом их смысловой, семантической связанности. Обработке информации по правилам формального вывода в гипертекстовой технологии соответствует запоминание пути перемещения по гипертекстовой сети. Пользователь сам определяет подход к изучению материала, учитывая свои индивидуальные способности, знания, уровень квалификации и подготовки.

Гипертекст содержит не только информацию, но и аппарат ее эффективного поиска. Структурно гипертекст состоит из информационного материала, тезауруса гипертекста, списка главных тем и алфавитного словаря.

Информационный материал подразделяется на информационные статьи, состоящие из заголовка статьи и текста. Заголовок содержит тему или наименование описываемого объекта. Информационная статья содержит традиционные определения и понятия, должна занимать одну панель и быть легко обозримой, чтобы пользователь мог понять, стоит ли ее внимательно читать или перейти к другим, близким по смыслу статьям. Текст, включаемый в информационную статью, может сопровождаться пояснениями, примерами, графиками, документами и видеоизображениями объектов реального мира. Ключевые слова для связи с другими информационными статьями должны визуально различаться.

Тезаурус гипертекста - это автоматизированный словарь, отображающий семантические отношения между лексическими единицами информационно-поискового языка и предназначенный для поиска слов по их смысловому содержанию.

Термин " тезаурус" был введен в XIII в. флорентийцем Брунетто Лотики для названия энциклопедии. С греческого языка этот термин переводится как сокровище, запас, богатство. Тезаурус гипертекста состоит из тезаурусных статей, каждая из которых имеет заголовок и список заголовков родственных тезаурусных статей, где указаны тип родства и заголовки тезаурусных статей. Заголовок тезаурусной статьи совпадает с заголовком информационной статьи и является наименованием объекта, описание которого содержится в информационной статье. Формирование тезаурусной статьи гипертекста означает индексирование текста.

Список главных тем содержит заголовки всех справочных статей, для которых нет ссылок с отношениями " род - вид", " часть - целое". Желательно, чтобы список занимал не более одной панели экрана.

Алфавитный словарь содержит перечень наименований всех информационных статей в алфавитном порядке.

Изучая информацию, представленную в виде гипертекста, пользователь может знакомиться с последовательностями блоков данных. Процесс выбора последовательностей этих блоков, т. е. методику вождения пользователя от одного объекта к другому, называют навигацией. При этом выделяют терминологическую навигацию - последовательное движение по терминам, друг из друга вытекающим, и тематическую навигацию, с помощью которой пользователь должен получить для чтения все статьи, необходимые для изучения нужной ему темы.

Компьютерное моделирование

 

Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем. Компьютерные модели проще и удобнее исследовать в силу их возможности проводить т.н. вычислительные эксперименты, в тех случаях когда реальные эксперименты затруднены из-за финансовых или физических препятствий или могут дать непредсказуемый результат. Логичность и формализованность компьютерных моделей позволяет выявить основные факторы, определяющие свойства изучаемого объекта-оригинала (или целого класса объектов), в частности, исследовать отклик моделируемой физической системы на изменения ее параметров и начальных условий.

Построение компьютерной модели базируется на абстрагировании от конкретной природы явлений или изучаемого объекта-оригинала и состоит из двух этапов - сначала создание качественной, а затем и количественной модели. Компьютерное же моделирование заключается в проведении серии вычислительных экспериментов на компьютере, целью которых является анализ, интерпретация и сопоставление результатов моделирования с реальным поведением изучаемого объекта и, при необходимости, последующее уточнение модели и т. д.

Различают аналитическое и имитационное моделирование. При аналитическом моделировании изучаются математические (абстрактные) модели реального объекта в виде алгебраических, дифференциальных и других уравнений, а также предусматривающих осуществление однозначной вычислительной процедуры, приводящей к их точному решению. При имитационном моделировании исследуются математические модели в виде алгоритма(ов), воспроизводящего функционирование исследуемой системы путем последовательного выполнения большого количества элементарных операций.

К основным этапам компьютерного моделирования относятся:

· постановка задачи, определение объекта моделирования;

· разработка концептуальной модели, выявление основных элементов системы и элементарных актов взаимодействия;

· формализация, то есть переход к математической модели; создание алгоритма и написание программы;

· планирование и проведение компьютерных экспериментов;

· анализ и интерпретация результатов.

На первом этапе анализируется условие задачи, определяются исходные данные и результаты, устанавливается зависимость между величинами, рассматриваемыми в задаче. Некоторые задачи имеют множество способов решения, поэтому необходимо выбрать способ решения (сделать постановку задачи, составить модель задачи). Для этого необходимо определить математические соотношения между исходными данными и результатом. Выполнив перевод задачи на язык математики, получают математическую модель.

Второй этап заключается в составлении алгоритма решения задачи по выбранной модели.

На третьем этапе алгоритм записывается на языке программирования и полученная программа вводится в ЭВМ. Далее проводится отладка программы, т.е. поиск и ошибок. Различают логические и семантические ошибки. Семантические ошибки возникают, когда программист неправильно записывает конструкции языка программирования. Семантические ошибки отыскать легче, т. к. современные трансляторы языков программирования способны их выявить. Логические ошибки возникают, когда инструкции записаны правильно, но последовательность их выполнения дает неверный результат.

Далее проводится тестирование, которое заключается в запуске программы с использованием контрольных примеров - тестов. Тесты выбирают таким образом, чтобы при работе с ними программа прошла все возможные ветви алгоритма, поскольку на каждом из них могут быть свои ошибки.

После отладки и тестирования программа выполняется с реальными исходными данными и проводится анализ полученных результатов, т.е. сопоставление их с экспериментальными фактами, теоретическими воззрениями и другой информацией об изучаемом объекте. Если результаты работы программы не удовлетворяют пользователей по каким-либо параметрам, то производится уточнение модели. При уточнении модели правится алгоритм программы, снова проводятся отладка, тестирование, расчеты и анализ результатов. Так продолжается до тех пор, пока результаты работы программы не будут удовлетворять знаниям об изучаемом объекте.

Общая схема решения задач с помощью ЭВМ выглядит так:

 

Информационные системы

Понятие и типы ИС

 

Термин информационная система (ИС) используется как в широком, так и в узком смысле.

В самом широком смысле информационная система есть совокупность технического, программного и организационного обеспечения, а также персонала, предназначенная для того, чтобы своевременно обеспечивать надлежащих людей надлежащей информацией.

Федеральный закон Российской Федерации от 27 июля 2006 г. N 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» даёт следующее определение: «информационная система — совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств».

По мнению одних авторов, ИС в широком смысле включает в себя персонал, её эксплуатирующий, по мнению других — нет.

В узком смысле информационной системой называют только подмножество компонент ИС в широком смысле, включающее базы данных, СУБД и специализированные прикладные программы.

В любом случае основной задачей ИС является удовлетворение конкретных информационных потребностей в рамках конкретной предметной области. Современные ИС де-факто немыслимы без использования баз данных и СУБД, поэтому термин «информационная система» на практике сливается по смыслу с термином «система баз данных».

Базы данных

Базой данных является представленная в объективной форме совокупность самостоятельных материалов (статей, расчетов, нормативных актов, судебных решений и иных подобных материалов), систематизированных таким образом, чтобы эти материалы могли быть найдены и обработаны с помощью электронной вычислительной машины (Гражданский кодекс РФ, ст. 1260).

Существует множество других определений понятия «база данных», так или иначе сводящихся к понятию «совокупность хранимых данных». Однако большинство из них не позволяет отличить базу данных от объектов, которые базой данных заведомо не являются, например, от архивов документов, картотек, библиотек и т.п. Таким образом, база данных есть не просто совокупность хранимых данных (записей, документов, фактов и т.п.), но такая совокупность, которая обладает, по меньшей мере, тремя важными свойствами (признаками):

· База данных хранится и обрабатывается в вычислительной системе. Таким образом, любые внекомпьютерные хранилища информации (архивы, библиотеки и т. п.) базами данных не являются.

· Данные в базе данных хорошо структурированы (систематизированы). Под структурированностью в данном случае понимается явное выделение составных частей (элементов), связей между ними, а также типизация элементов и связей, при которой с каждым типом элемента или связи соотносится определённая семантика и допустимые операции. Чем ниже степень структурированности хранимых данных, тем в меньшей степени такое хранилище является базой данных.

· Структура базы данных обеспечивает эффективный поиск и обработку данных. Понятию БД удовлетворяет такая структура хранимых данных, которая явно специфицирована для программного обеспечения работы с БД и в максимальной степени повышает эффективность поиска данных и их обработки.

Из трёх перечисленных признаков только первый является строгим, а два других допускают различные трактовки и различные степени оценки. Не существует возможности строго формально определить, является ли некоторая совокупность данных на компьютере базой данных или нет. Можно лишь установить некоторую степень соответствия требованиям к БД, которая с ходом времени может меняться.

В такой ситуации не последнюю роль играет общепринятая практика. В соответствии с ней, например, не называют базами данных файловые архивы или электронные таблицы, несмотря на то, что они в некоторой степени обладают признаками БД. Принято считать, что эта степень в большинстве случаев недостаточна (хотя могут быть исключения).

Базой данных часто ошибочно называют систему управления базами данных. Необходимо различать хранимые данных (собственно БД) и программное обеспечение, предназначенное для организации и ведения базы данных (СУБД).

Классификация БД

Существует огромное количество разновидностей баз данных, отличающихся по различным критериям (например, в «Энциклопедии технологий баз данных» М.Р. Когаловского определяются свыше 50 видов БД).

Укажем только основные классификации.

По модели данных:

· Иерархические

· Сетевые

· Реляционные

· Многомерные

· Объектные

· Объектно-ориентированные

· Объектно-реляционные

По технологии хранения:

· БД во вторичной памяти (традиционные)

· БД в оперативной памяти (in-memory databases)

· БД в третичной памяти (tertiary databases)

По содержимому:

· Географические

· Исторические

· Научные

· Мультимедийные

· и т.д.

По степени распределённости:

· Централизованные (сосредоточенные)

· Распределённые

Отдельное место в теории и практике занимают пространственные (spatial), временные, или темпоральные (temporal) и пространственно-временные (spatial-temporal) БД.

Кроме того, особое значение уделяется так называемым очень большим БД (VLDB, very large databases), по которым существуют отдельные конференции и направления научных исследований.

СУБД

Систе́ ма управле́ ния ба́ зами да́ нных ( СУБД ) — специализированная программа (чаще комплекс программ), предназначенная для организации и ведения базы данных. Для создания и управления информационной системой СУБД необходима в той же степени, как для разработки программы на алгоритмическом языке необходим транслятор.

Основные функции СУБД

· управление данными во внешней памяти (на дисках);

· управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;

· журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;

· поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

· ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию,

· процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода,

· подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД

· а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

Классификация СУБД

По модели данных

По типу управляемой базы данных СУБД разделяются на:

· Иерархические

· Сетевые

· Реляционные

· Объектно-реляционные

· Объектно-ориентированные

По способу доступа к БД

· Файл-серверные

В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. Ядро СУБД располагается на каждом клиентском компьютере. Доступ к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на ЦП сервера, а недостатком — высокая загрузка локальной сети.

На данный момент файл-серверные СУБД считаются устаревшими.

Примеры: Microsoft Access, Paradox, dBase.

· Клиент-серверные

Такие СУБД состоят из клиентской части (которая входит в состав прикладной программы) и сервера (см. Клиент-сервер). Клиент-серверные СУБД, в отличие от файл-серверных, обеспечивают разграничение доступа между пользователями и мало загружают сеть и клиентские машины. Сервер является внешней по отношению к клиенту программой, и по надобности его можно заменить другим. Недостаток клиент-серверных СУБД в самом факте существования сервера (что плохо для локальных программ — в них удобнее встраиваемые СУБД) и больших вычислительных ресурсах, потребляемых сервером.

Примеры: Firebird, Interbase, IBM DB2, MS SQL Server, Sybase, Oracle, PostgreSQL, MySQL, ЛИНТЕР.

· Встраиваемые

Встраиваемая СУБД — библиотека, которая позволяет унифицированным образом хранить большие объёмы данных на локальной машине. Доступ к данным может происходить через SQL либо через особые функции СУБД. Встраиваемые СУБД быстрее обычных клиент-серверных и не требуют установки сервера, поэтому востребованы в локальном ПО, которое имеет дело с большими объёмами данных (например, геоинформационные системы).

Реляционные базы данных

Реляционная база данных — база данных, основанная на реляционной модели данных. Слово «реляционный» происходит от англ. relation (отношение). Для работы с реляционными БД применяют реляционные СУБД.

Реляционная модель данных — логическая модель данных, строгая математическая теория, описывающая структурный аспект, аспект целостности и аспект обработки данных в реляционных базах данных.

· Структурный аспект (составляющая) — данные в базе данных представляют собой набор отношений.

· Аспект (составляющая) целостности — отношения (таблицы) отвечают определенным условиям целостности. РМД поддерживает декларативные ограничения целостности уровня домена (типа данных), уровня отношения и уровня базы данных.

· Аспект (составляющая) обработки (манипулирования) — РМД поддерживает операторы манипулирования отношениями (реляционная алгебра, реляционное исчисление).

Кроме того, в состав реляционной модели данных обычно включают теорию нормализации.

Реляционная модель данных является приложением к задачам обработки данных таких разделов математики как теория множеств и формальная логика.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: