Структура информационной системы

В настоящее время при анализе и синтезе больших систем используется системный подход. Отличие этого подхода от классического, когда синтезируют систему путем слияния компонент, разработанных отдельно, в том, что предполагается последовательный переход от общего к частному. В основе системного похода лежит

 

 

 

 

 

описание функции системы в целом и синтез элементов системы путем соотношения функции с конкретным элементом системы.

Специалисты по информационным технологиям имеют дело с системами, процессы в которых связаны с переработкой, модификацией, изменением информации.

Информационная система представляет собой целенаправленное множество связанных элементов, характеризующееся определенной структурой и алгоритмом функционирования, который определяет зависимость выходных характеристик системы от влияния внешней среды и входных воздействий.

Информационные системы предназначены для накопления сведений, хранения их и выдачи по мере необходимости. Сведения эти представляют собой описания предметов реального мира или абстрактных предметов, возникающих в различных дисциплинах науки, и представляют собой некоторые истинные утверждения или сообщения. С течением времени или в результате ошибок они могут становиться «ложными». Таким образом, одной из дисциплин, лежащих в основе теории информационных систем, является математическая логика.

Математическими дисциплинами, пригодными для описания совокупностей предметов и их свойств, являются теория множеств и реляционная алгебра (математическая теория отношений). Сведения должны быть выражены на тех или иных языках. Для их обработки на ЭВМ, они должны быть выражены на формальных языках (в которых смысл предложений однозначно определяется их формой). Для обработки сведений на ЭВМ должна быть составлена программа, являющаяся машинной формой алгоритма. Наконец, обработка программы должна осуществляться за приемлемое время с допустимым расходованием систем, чем занимается теория сложных систем.

Таким образом, в основе теории информационных системлежат математическая логика, теория множеств, реляционная алгебра, теория формальных языков, теория алгоритмов и теория сложных систем.

Одним из примеров информационных систем является система, включающая три основные компоненты:

– физическая компонента – носитель информационной системы (технические средства для использования информационных систем);

– информационная компонента – информационный фонд (способ организации системы записей):

– функциональная компонента – управление, обновление, информационный поиск, завершающая обработка.

В соответствии с реализуемыми определяющими процедурами, данные информационные системы классифицируются:

– информационные системы для технологических процессов. Источник информации: автоматические устройства (датчики). Приемник информации: приборы, исполнительные органы. Данные системы работают в реальном масштабе времени, то есть, недопустимо большое запаздывание при передаче и переработке информации;

– информационные системы административно-организационного типа. Источником и приемником информации являются документы. Допускается долговременное хранение больших массивов информации.

Классификация информационных систем может быть представлена в виде административного иерархического, семиуровневого графа (рис. 1.1).

Под структурой информационной системы понимается совокупность и взаимодействие ее отдельных подсистем. Каждая подсистема информационной системы в свою очередь является информационной системой и характеризуется множеством входов, выходов, законом и алгоритмом функционирования.

Структура часто служит способом описания системы. При этом выделяемые системы не обязательно соответствуют физически реализуемым блокам или подсистемам. Они выбираются исходя из удобства объяснения принципа действий системы и ее особенностей.

Если в качестве подсистемы используются неделимые далее устройства, образующие исходную элементарную базу, то система будет однозначно задана с помощью своей структуры. Если же при описании структуры выбираются подсистемы, которые являются более крупными образованиями по сравнению с базовыми (т.е. неделимыми далее), то однозначное соответствие между структурой ИС и самой системой (в смысле ее технической реализации) отсутствует, т.к. один и тот же алгоритм и тем более закон функционирования таких подсистем могут быть реализованы путем различного соединения базовых элементов.

Под структурным описанием информационной системы понимается изображение системы в виде структурной схемы, т.е. совокупности некоторых блоков, у которых заданы входы, выходы и связи между блоками. При этом закон функционирования блоков и их входные и выходные функции задаются в обобщенном виде.

Трудность описания и выбора структуры ИС заключается в том, что для осуществления тех или иных операций над информацией в системе создается и используется много дополнительной (служебной) информации.

Преимущество той или иной структуры ИС существенно зависит от расположения входов и входов системы.

Структура, как метод описания системы, зависит от того, с каких позиций происходит это описание, и может оказаться поэтому различной для одной и той же системы.

Одна и та же система может иметь иерархическую структуру с точки зрения передачи и обработки информации, и централизованную с точки зрения выработки управляющих воздействий.

Пример. Рассмотрим систему сбора информации от нескольких датчиков в центральный пункт. Пусть заданы число входов, расположение датчиков в пространстве и число выходов. Известно, что x_i(t) представляется в виде непрерывных случайных функций времени, y_i(t) – в виде последовательности чисел, представляемых с помощью цифровых индикаторов.

Правило соответствия между x_i(t) и y_i(t), т.е. закон функционирования системы: y_i(t)=x_i(t)+Dx_i,

где D x_i – допустимая для i -го входа погрешность. Пусть для каждой пары x_i и y_i выбран алгоритм преобразования, состоящий в передаче сигнала x(t) в центр и преобразовании его в цифровую формулу.

Возможны варианты структуры системы: 1. Структура с независимыми линиями связи и независимыми для каждого из входов преобразований функции x(t) в цифровую формулу.

 

2. Структура с независимыми линиями связи и последовательным опросом источников информации с помощью специальных сигналов, вырабатываемых из центра.

Как и в первом случае, преобразование информации в цифровую форму производится в центре. Поэтому, если центральное устройство преобразования и представления информации рассматривать в качестве единой подсистемы, то рассмотренные выше системы имеют одну структуру, которую можно назвать структурой с радиальными линиями связи и централизованной обработкой информации.

 

 

S - сумматор

К – ключ распределительный

3. Адресная система сбора информации с общим каналом связи (магистральным).

 

Ш – шифратор

ДШ – дешифратор

Здесь передача информации от i-го датчика производится по запросу от центрального пункта путем передачи специального сигнала адреса. Для приема этого сигнала в месте расположения каждого источника информации расположен дешифратор. Там же расположены АЦП и Ш, позволяющие передать по линии связи дискретное значение функции x_i(t) в момент ее опроса.