На каких принципах основана технология хранения данных в современных информационных системах?

В чем заключается отличия открытых от закрытых информационных систем? Какие преимущества дает использование открытых информационных систем?

Сегодня никакой производитель не может поставлять всю номенклатуру изделий, требующихся в современных информационных системах. Oт специали­стов требуется умение применять для построения информационных систем вы­сокотехнологичные изделия различных компаний, и, естественно, эти изделия должны быть совместимыми. Для гарантии совместимости различных произво­дителей необходимы открытые стандарты аппаратных и программных средств.

Системы, являющиеся уникальными (их делает и поддерживает только один производитель), работающие по уникальным протоколам связи, получили название «Закрытые системы» (closed systems). Большинство таких систем зародилось во времена, когда проблема интеграции изделий других производите­лей не была актуальной.

«Открытые системы» (open systems) приводят специфические требова­ния в соответствие интересам всех. Только при использовании принципов от­крытых систем интеграция изделий разных производителей в одну сеть может быть решена без особых проблем.

Открытость означает:

• Отсутствие патентов или авторских прав на спецификацию стандарта и его расширений;

• отсутствие лицензионной платы за использование стандарта;

• широкий доступ к спецификациям стандарта и его расширениям;

• получение спецификаций в результате открытого обсуждения и кон­курса между экспертами крупнейших промышленных ведущих миро­вых фирм-производителей и пользователей;

• принадлежность прав собственности некоммерческим профессио­нальным национальным и международным организациям.

Таким образом, архитектура современных информационных систем тех­нологических процессов должна удовлетворять требованиям:

• открытости;

• стандартности;

• модульности;

• распределенности.

На каких принципах основана технология хранения данных в современных информационных системах?

Известно, что компьютеры изначально были созданы для удовлетворе­ния нужд крупных учреждений при реализации большого объема вычислений, для которых существенными являлись точность и время вычислений.

Как правило, вычисления представляют собой длинные цепочки итера­ций и требуют сохранения высокой точности (примерами таких вычислений мо­гут служить решение дифференциальных уравнений, операции с матрицами и векторами, решение задач математического программирования и т.п.). Такие вы­числения характерны для числовой обработки. Становление этого направления способствовало развитию математического моделирования технологических процессов в металлургии, идентификации методов численного решения слож­ных математических задач, развитию языков программирования и т.п. Эти воз­можности компьютеров и сегодня широко используются, в частности, при мате­матическом моделировании технологических процессов.

Однако по мере распространения компьютеров и их совершенствования (главным образом, запоминающих устройств, сохраняющих информацию после выключения электрического питания) возникли другие области их применения. Так возникло другое направление использования средств вычислительной тех­ники, которое предполагает отсутствие большого объема вычислений и их высо­кой точности. Обычно достаточно одно сложение или умножение. Однако объем хранимых данных велик. Кроме того, необходимо предварительно найти тре­буемую запись, обработать ее и определить форму вывода обработанных дан­ных. Для этого требуются такие операции, как поиск и сортировка. Весь этот процесс характеризует нечисловую обработку данных.

В этом случае информационная система - это программно-аппаратный комплекс, функциями которого являются:

• надежное хранение информации в электронном виде;

• предоставление доступа к информации пользователям системы;

• выполнение функций по преобразованию информации, специфичных для данного приложения:

• предоставление удобного интерфейса для конечных пользователей.

Напомним, что оперативная память компьютера хранит данные только в пределах одного сеанса работы пользователя и при выключении стирается. Этот вид памяти отличает высокое быстродействие, высокая стоимость и. как следствие, - ограниченный объем.

Внешняя память - более медленное, но более дешевое устройство хра­нения информации Как правило, по объему оно во много раз превосходит опе­ративную память.

В сегодняшних условиях оба вида памяти стремительно дешевеют (в долларах), причем темпы удешевления оперативной памяти значительно выше, что оказывает существенное влияние на развитие информационных систем в ча­стности.

Характеристики информационных систем:

• имеют дело с большими (огромными) объемами информации, кото­рые во много раз превышают объем оперативной памяти, вся инфор­мация расположена на устройствах внешней памяти;

• работают, как правило, в многопользовательском режиме;

• работают, как правило, в реальном времени. Часто относятся к классу mission-critical applications, то есть приложений, нестабильность рабо­ты которых ведет к серьезным убыткам;

• развиваются, как правило, постепенно, а не сразу целиком, что повы­шает ответственность проектировщика и разработчика;

• обеспечивают «среднее» время ответа для всех пользователей, причем время ответа существенно не увеличивается при росте числа одно­временно работающих пользователей.

Развитие второй области стало возможно после появления недорогих устройств внешней памяти, основанных на магнитных дисках. С другой сторо­ны, именно это направление информационных систем способствовало развитию накопителей на магнитных дисках (НМД).

Типичными примерами больших информационных систем являются:

• системы бронирования и продажи авиа- и железнодорожных билетов;

• банковские системы, в том числе системы обслуживания кредитных карт;

• системы автоматизации торговли.

Сложность таких систем - не в отдельных частях (алгоритмах обработки данных), а в том, что они велики сами по себе, то есть широки по номенклатуре обрабатываемой информации, сложны по структуре аппаратной платформы и программного обеспечения, а также часто территориально распределены. Все это требует особенной тщательности при планировании, проектировании и реа­лизации. Ошибки на начальных стадиях создания информационной системы особенно дороги.

Действительно, современные информационные системы на крупнейших металлургических предприятиях характеризуются огромными объемами храни­мых данных (включающих сотни тысяч, миллионы и даже миллиарды отдель­ных записей), сложной организацией, необходимостью удовлетворять разнооб­разные требования многочисленных пользователей. Для решения этих задач в современных информационных системах используются базы и байки данных. В дальнейшем дадим этому понятию более строгое определение, а пока лишь от­метим, что база данных - это совокупность сведений об объектах в какой-либо предметной области. Создавая базу данных, пользователь стремится упорядо­чить информацию по различным критериям, хранить ее и быстро извлекать по определенным признакам. Сделать это возможно, только если данные структу­рированы, т.е. введено соглашение о способах представления данных.

Как мы увидим в дальнейшем, современный подход к организации дан­ных предполагает использование концепции централизованного управления данными. Создание базы данных, ее поддержка и обеспечение доступа пользо­вателей к ней осуществляется с помощью специального программного инстру­ментария - системы управления базами данных (СУБД).

Таким образом, система управления базами данных (СУБД) - это ком­плекс программных средств, необходимых для создания баз данных, поддержки их в требуемом состоянии и организации поиска в них необходимой информа­ции.

В дальнейшем мы рассмотрим подробнее методы моделирования дан­ных, основы организации, проектирования и использования баз данных инфор­мационных систем в металлургии. А пока лишь отметим, что к основным зада­чам, которые решаются СУБД, относятся:

• хранение информации;

• контроль и зашита информации;

• просмотр и поиск нужной информации;

• выборка необходимых данных;

• ввод и редактирование информации;

• формирование отчетов.