Требования к программному обеспечению кис. Техническое и системное программное обеспечение кис основные Программные средства кис

Программное обеспечение – совокупность программ предназначенных для работы компьютера от момента его включения до момента выключения и позволяющая создавать среду для автоматизированной обработки информации и создания новых инструментов программирования.

При проектировании КИС должны быть определены требования к ПО: системному, промежуточного слоя, прикладному и инструментарию разработки с учетом наличия серверной (количество рабочих мест, документооборот, объем обработки информации) и клиентской частей системы.

Требования к системному ПО:

Поддержка многопроцессорной обработки (мультипроцессироание);

Масштабируемость – способность работать при увеличении количе-ственных характеристик сети;

Способность работать в гетерогенной среде интерсети в режиме plug-and-play.

Требования к промежуточному ПО: его соответствие тем условиям, в которых осуществляется взаимодействие, в ряде случаев целесообразно комбинирование различных типов ППО для достижения необходимой функциональности.

Требования к прикладному ПО:

Полнота функциональных возможностей систем;

Уровень реализации функциональных модулей систем;

Стоимость и продолжительность внедрения;

Влияние системы на бизнес и бизнес-процессы предприятия;

Эффективность использования системы на предприятии.

Сегменты рынка прикладного ПО:

Пользовательское ПО (для образования, развлечений и повышения производительности индивидуального пользователя);

Приложения для коллективной работы (интегрированные приложения для групповой работы; средства обмена сообщениями; автономные e-mail-приложения и т.д.);

Приложения для работы с контентом (приложения для авторинга и опубликования, средства поиска и обнаружения, корпоративные порталы);

Приложения для управления ресурсами предприятия (ERM) (финансовое и бухгалтерское ПО, приложение по управлению рисками и т.д.);

Приложения для управления цепочками поставок (SCM)(логистические приложения, приложения для планирования производства, управления запасами);

ПО для планирования производства(приложения для управления производством, предоставлением услуг);

Инженерные приложения (автоматизирующие бизнес-процессы и процессы управления данными);

Системное программное обеспечение КИС. Операционная система КИС

В зависимости от функций программное обеспечение делят на группы:

1. Системное программное обеспечение. Организует процесс обработки данных на ЭВМ и обеспечивают нормальную рабочую среду для прикладных программ, тесно связана с аппаратными средствами. В его состав входят:

Операционная система (это совокупность программ, управляющая аппаратной частью компьютера, его ресурсами, обеспечивает запуск прикладных программ, автоматизацию процессов ввода – вывода данных).

Сервисные программы (это совокупность программных продуктов, расширением возможности операционных систем, например файловые менеджеры).

Трансляторы языков программирования;

Программы технического обслуживания (архиваторы, тестирующие программы, дефраментация и т.д.).

В корпорациях наиболее распространены ОС:

1) NET WARE; NOVEL NET WARE позволяет строить сети произвольных топологий, состоящих из разнородных компьютеров. Очень универсальны и используют протоколы: IPX/SPX – собственный протоколNOVEL, поверх него строится протокол TCPIP (работа с глобальной сетью, протокол интернет) имеет служебный каталог NDS единая распределенная база данных, представленная в виде дерева каталогов, в которой описываются: пользователи, группы пользователей, периферийные устройства, права доступа. Если пользователь зарегистрирован в одном месте, он может получить доступ к NDS в пределах всей корпоративной сети, ко всем серверам. NET WARE поддерживает традиционные тома (аналог логических дисков) и тома NSS – имеют размеры до 8 терабайт, обеспечивают молниеносный доступ.

2. OC Windows SERVER. Мощная. Идеально работает с приложениями электронной коммерции. Высоко производительна, имеет балансировку сетевой нагрузки, поддерживает, поддерживает до16 процессоров.

3. ОС класса UNIX/LINUX. Свободно распространяется. Перестраивает систему машин под себя. Тестирует на отсутствие на отсутствие ошибок и на наличие черного кода. Надежно поддерживает графические пакеты, мощные СУБД, С++. Но возникают проблемы при работе с русификаторами (русскими шрифтами).

2. Прикладное программное обеспечение.

К нему относят программы поддержки коммуникации, офисные пакеты, средства администрирования и пакеты решения проблемных задач.

Операционная среда

Операционная система выполняет функции управления вычислительными процессами и образует среду, в которой выполняются прикладные программы. Такая среда называется операционной. Термины операционная система и операционная среда существуют параллельно, т.к. операционная система может поддерживать несколько операционных сред. А операционная среда может включать несколько интерфейсов: пользовательские и программные.

Системы искусственного интеллекта

1. Понятие системы искусственного интеллекта (ИИ). Направления использования систем искусственного интеллекта (ИИ). Роль и место систем ИИ в корпоративных информационных системах.

2. Математические методы и модели искусственного интеллекта: нечеткая логика, генетические алгоритмы, нейронные сети и др. Интеллектуальный анализ данных. Управление знаниями.

3. Понятие системы поддержки принятия решений (СППР). Классификация ССПР. Архитектура и принципы построения СППР.

4. Особенности многокритериальных задач принятия решений. Основные понятия метода анализа иерархий. Информационно-аналитические СППР, основанные на анализе иерархических процессов.

Выбор аппаратной платформы и конфигурации КИС представляет собой чрезвычайно сложную задачу. Это связано, в частности, с характером прикладных систем, который в значительной степени определяет рабочую нагрузку вычислительного комплекса, входящего в состав КИС, в целом.

Часто трудно с достаточной точностью предсказать саму нагрузку, особенно в случае, если система должна обслуживать несколько групп разнородных по своим потребностям пользователей. Например, иногда бессмысленно говорить, что для каждых N пользователей необходимо в конфигурации сервера иметь один процессор, поскольку для некоторых прикладных систем, в частности, для систем из области механических и электронных САПР, может потребоваться 2-4 процессора для обеспечения запросов одного пользователя. С другой стороны, даже одного процессора может вполне хватить для поддержки 15-40 пользователей, работающих с прикладным пакетом Oracle*Financial . Другие прикладные системы могут оказаться еще менее требовательными. Но следует помнить, что даже если рабочую нагрузку удается описать с достаточной точностью, обычно скорее можно только выяснить, какая конфигурация не справится с данной нагрузкой, чем с уверенностью сказать, что данная конфигурация системы будет обрабатывать заданную нагрузку, если только отсутствует определенный опыт работы с приложением.

Обычно рабочая нагрузка существенно определяется типом использования системы. Например, можно выделить серверы NFS , серверы управления БД и системы, работающие в режиме разделения времени. Эти категории систем перечислены в порядке увеличения их сложности. Как правило, серверы СУБД значительно более сложны, чем серверы NFS , а серверы разделения времени, особенно обслуживающие различные категории пользователей, являются наиболее сложными для оценки. К счастью, существует ряд упрощающих факторов. Во-первых, как правило, нагрузка на систему в среднем сглаживается, особенно при наличии большого коллектива пользователей (хотя почти всегда имеют место предсказуемые пики). Например, известно, что нагрузка на систему достигает пиковых значений через 1-1.5 часа после начала рабочего дня или окончания обеденного перерыва и резко падает во время обеденного перерыва. С большой вероятностью нагрузка будет нарастать к концу месяца, квартала или года.

Во-вторых, универсальный характер большинства наиболее сложных для оценки систем – систем разделения времени, пред-полагает и большое разнообразие выполняемых на них приложений, которые, в свою очередь, как правило, стараются загрузить различные части системы. Далеко не все приложения интенсивно используют процессорные ресурсы, и не все из них связаны с интенсивным вводом/выводом. Поэтому смесь таких приложений на одной системе может обеспечить достаточно равномерную загрузку всех ресурсов. Естественно, неправильно подобранная смесь может дать противоположенный эффект.

При решении задачи выбора конфигурации системы , необходимо сначала ответить на два главных вопроса : какой сервис должен обеспечиваться системой и какой уровень сервиса может обеспечить данная конфигурация. Имея набор целевых показателей производительности конечного пользователя и стоимостных ограничений, необходимо спрогнозировать возможности определенного набора компонентов, которые включаются в конфигурацию системы. Любой, кто попробовал это сделать, знает, что подобная оценка сложна и связана с неточностью. Почему оценка конфигурации системы так сложна? Некоторые из причин перечислены ниже:

Подобная оценка прогнозирует будущее: предполагаемую ком-бинацию устройств, будущее использование ПО, будущих пользователей. Сами конфигурации аппаратных и программных средств сложны, связаны с определением множества разнородных по своей сути компонентов системы, в результате чего сложность быстро увеличивается. Несколько лет назад существовала только одна вычислительная парадигма: мейнфрейм с терминалами. В настоящее время по выбору пользователя могут использоваться несколько вычислительных парадигм с широким разнообразием возможных конфигураций системы для каждой из них. Каждое новое поколение аппаратных и программных средств обеспечивает существенно больше возможностей, чем их предшественники. Скорость технологических усовершенствований во всех направлениях разработки компьютерной техники (аппаратных средствах, функциональной организации систем, операционных системах, ПО СУБД, ПО «среднего» слоя (middleware ) очень высока и постоянно растет. Ко времени, когда какое-либо изделие широко используется и хорошо изучено, оно часто рассматривается уже как устаревшее. Доступная потребителю информация о самих системах, операционных системах, программном обеспечении инфраструктуры (СУБД и мониторы обработки транзакций), как правило, носит очень общий характер. Структура аппаратных средств, на базе которых работают программные системы, стала настолько сложной, что эксперты в одной области редко являются таковыми в другой. Информация о реальном использовании систем редко является точной. Более того, пользователи всегда находят новые способы ис-пользования вычислительных систем как только становятся доступными новые возможности.

При стольких неопределенностях удивительно, что многие конфигурации систем работают достаточно хорошо. Оценка конфигурации все еще остается некоторым видом искусства, но к ней можно подойти и с научных позиций. Намного проще решить, что определенная конфигурация не сможет обрабатывать определенные виды нагрузки, чем определить с уверенностью, что нагрузка может обрабатываться при наличии определенных ограничений производительности.

Для выполнения анализа конфигурации вычислительная система (т.е. весь комплекс компьютеров, периферийных устройств, сетей и ПО) должна рассматриваться как ряд соединенных друг с другом компонентов. Например, сети состоят из клиентов, серверов и сетевой инфраструктуры. Сетевая инфраструктура включает среду (часто нескольких типов) вместе с мостами, маршрутизаторами и системой сетевого управления, поддерживающей ее работу. В состав клиентских систем и серверов входят центральные процессоры, иерархия памяти, шин, периферийных устройств и ПО. Ограничения производительности некоторой конфигурации по любому направлению (например, в части организации дискового ввода/вывода) обычно могут быть предсказаны исходя из анализа наиболее слабых компонентов.

Поскольку современные комплексы почти всегда включают несколько работающих совместно систем, точная оценка полной конфигурации требует ее рассмотрения как на макроскопическом уровне (уровне сети), так и на микроскопическом уровне (уровне компонент или подсистем). Эта же методология может быть использована для настройки системы после ее инсталляции: настройка системы и сети выполняются, как правило, после предварительной оценки и анализа узких мест. Т.е. настройка конфигурации представляет собой процесс определения наиболее слабых компонентов в системе и устранения этих узких мест.

Следует отметить, что выбор той или иной аппаратной платформы и конфигурации определяется и рядом общих требований, которые предъявляются к характеристикам современных вычислительных систем . К ним относятся:

Отношение стоимость/производительность; надежность и отказоустойчивость; масштабируемость; совместимость и мобильность ПО.

Отношение стоимость/производительность . Появление любого нового направления в вычислительной технике определяется требованиями компьютерного рынка. У разработчиков компьютеров несколько целей. Большая универсальная вычислительная машина (мейнфрейм) или суперкомпьютер стоят дорого. Для достижения поставленных целей при проектировании высокопроизводительных конструкций приходится игнорировать стоимостные характеристики. Суперкомпьютеры фирмы Cray Research и высокопроизводительные мейнфреймы компании IBM относятся именно к этой категории. Другим крайним примером может служить дешевая конструкция, где производительность принесена в жертву низкой стоимости. К этому направлению относятся персональные компьютеры различных клонов IBM PC . Между этими двумя крайними направлениями находятся конструкции, основанные на отношении «сто-имость/производительность», в которых разработчики находят баланс между стоимостными параметрами и производительностью. Типичными примерами являются миникомпьютеры и рабочие станции.

Для сравнения компьютеров обычно используются стандартные методики измерения производительности. Эти методики позволяют разработчикам и пользователям использовать полученные в результате испытаний количественные показатели для оценки тех или иных технических решений, и, в конце концов, именно производительность и стоимость дают пользователю рациональную основу для решения вопроса, какой компьютер выбрать.

Надежность и отказоустойчивость . Важнейшей характеристикой вычислительных систем является надежность. Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры.

Отказоустойчивость – это такое свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей, как логической машине, возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения. Направления, связанные с предотвращением неисправностей и с отказоустойчивостью, – основные в проблеме надежности. Концепции параллельности и отказоустойчивости вычислительных систем естественным образом связаны между собой, поскольку в обоих случаях требуются дополнительные функциональные компоненты. Поэтому на параллельных вычислительных системах достигается как наиболее высокая производительность, так и, во многих случаях, очень высокая надежность. Имеющиеся ресурсы избыточности в параллельных системах могут гибко использоваться как для повышения производительности, так и для повышения надежности. Структура многопроцессорных и многомашинных систем приспособлена к автоматической реконфигурации и обеспечивает возможность продолжения работы системы после возникновения неисправностей. Следует помнить, что понятие надежности включает не только аппаратные средства, но и ПО. Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных.

Масштабируемость представляет собой возможность наращивания числа и мощности процессоров, объемов оперативной и внешней памяти и других ресурсов вычислительной системы. Масштабируемость должна обеспечиваться архитектурой и конструкцией компьютера, а также соответствующими средствами программного обеспечения. Добавление каждого нового процессора в действительно масштабируемой системе должно давать прогнозируемое увеличение производительности и пропускной способности при приемлемых затратах. Одной из основных задач при построении масштабируемых систем является минимизация стоимости расширения компьютера и упрощение планирования. В идеале добавление процессоров к системе должно приводить к линейному росту ее производительности. Однако это не всегда так. Потери производительности могут возникать, например, при недостаточной пропускной способности шин из-за возрастания трафика между процессорами и основной памятью, а также между памятью и устройствами ввода/вывода. В действительности реальное увеличение производительности трудно оценить заранее, поскольку оно в значительной степени зависит от динамики поведения прикладных задач. Возможность масштабирования системы определяется не только архитектурой аппаратных средств, но зависит от заложенных свойств ПО. Масштабируемость ПО затрагивает все его уровни от простых механизмов передачи сообщений до работы с такими сложными объектами как мониторы транзакций и вся среда прикладной системы. В частности, ПО должно минимизировать трафик межпроцессорного обмена, который может препятствовать линейному росту производительности системы. Аппаратные средства (процессоры, шины и устройства ввода/вывода) являются только частью масштабируемой архитектуры, на которой программное обеспечение может обеспечить предсказуемый рост производительности. Важно понимать, что простой переход, например, на более мощный процессор может привести к перегрузке других компонентов системы. Это означает, что действительно масштабируемая система должна быть сбалансирована по всем параметрам.

Совместимость и мобильность ПО . Концепция программной совместимости впервые в широких масштабах была применена разработчиками системы IBM/360. Основная задача при проектировании всего ряда моделей этой системы заключалась в создании такой архитектуры, которая была бы одинаковой с точки зрения пользователя для всех моделей системы независимо от цены и производительности каждой из них. Огромные преимущества такого подхода, позволяющего сохранять существующий задел ПО при переходе на новые более производительные модели, были оценены как производителями компьютеров, так и пользователями. Начиная с этого времени, практически все фирмы-поставщики компьютерного оборудования взяли на вооружение эти принципы, поставляя серии совместимых компьютеров. Следует заметить, однако, что со временем даже самая передовая архитектура неизбежно устаревает и возникает потребность внесения радикальных изменений архитектуру и способы организации вычислительных систем.

В настоящее время одним из наиболее важных факторов, определяющих современные тенденции в развитии информационных технологий, является ориентация компаний-поставщиков компьютерного оборудования на рынок прикладных программных средств. Это объясняется, прежде всего, тем, что для конечного пользователя важно ПО, позволяющее решить его задачи, а не выбор той или иной аппаратной платформы. Переход от однородных сетей, состоящих из программно совместимых компьютеров, к построению неоднородных сетей, включающих компьютеры разных фирм-производителей, в корне изменил и точку зрения на саму сеть: из сравнительно простого средства обмена информацией она превратилась в средство интеграции отдельных ресурсов – мощную распределенную вычислительную систему, каждый элемент которой (сервер или рабочая станция) лучше всего соответствует требованиям конкретной прикладной задачи.

Этот переход выдвинул ряд новых требований к ВС (вычислительным системам).

Прежде всего, такая вычислительная среда должна позволять гибко менять количество и состав аппаратных средств и ПО в соответствии с меняющимися требованиями решаемых задач. Во-вторых, она должна обеспечивать возможность запуска одних и тех же программных систем на различных аппаратных платформах, т.е. обеспечивать мобильность ПО. В третьих, эта среда должна гарантировать возможность применения одних и тех же человеко-машинных интерфейсов на всех компьютерах, входящих в неоднородную сеть. В условиях жесткой конкуренции производителей аппаратных платформ и ПО сформировалась концепция открытых систем , представляющая собой совокупность стандартов на различные компоненты вычислительной среды, предназначенных для обеспечения мобильности программных средств в рамках неоднородной распределенной вычислительной системы.

Одним из вариантов моделей открытой среды является модель OSE (Open System Environment ), предложенная комитетом IEEE POSIX. На основе этой модели национальный институт стандартов и технологии США выпустил документ «Application Portability Profile (APP ). The U.S. Government"s Open System Environment Profile OSE/1 Version 2.0», который определяет рекомендуемые для федеральных учреждений США спецификации в области информационных технологий, обеспечивающие мобильность системного и прикладного программного обеспечения. Все ведущие производители компьютеров и ПО в США в настоящее время придерживаются требований этого документа.

При разработке КИС приходится решать две группы пер-воочередных задач. Первая группа задач – управление бизнес-процессом. Эти задачи решаются использованием прикладных пакетов программ управления корпорацией: Галактика, БОСС-корпорация, Platinum , SAP R /3 и др. Вторая группа задач не связана с функциональными зада-чами управления и представляет собой сервисные программы прикладных процедур сети: организация совместного использования файлов и принтеров; обеспечение доступа к корпоративной БД; организация сетевых и теле- и видеоконференций; обеспечение коллективной работы над документами; обеспечение связи с удаленными филиалами; работы в сети Интернет и т.д.

Базовыми компонентами КИС , необходимыми для решения первоочередных задач, являются следующие серверные и клиентские программные продукты:

Сетевая ОС для обеспечения основных сетевых сервисов, организации совместного доступа к файлам и принтерам, работы в качестве сервера приложений при реализации модели клиент-сервер. Сервер БД для выполнения всех операций с БД, хранения и поддержки целостности БД, обеспечивающий доступность и высокую скорость обработки данных. Сервер электронной почты для организации обмена сообщениями на внешнем и внутреннем уровнях, совместной работы пользователей в рамках организации и коллективного и индиви-дуального планирования. Сервер удаленного доступа , обеспечивающий сотрудникам удаленных филиалов прозрачный доступ к корпоративным данным и основным сетевым ресурсам и сервисам. Сервер управления системой, дающий возможность централизованно решать задачи сетевого администрирования, предо-ставляя удобные средства удаленного управления и диагностирования системы, учета аппаратного и программного обеспечения; Клиентское программное обеспечение , включающее локальную ОС и программы выполнения типовых прикладных заданий пользователя, обеспечивающие пользователям удобные средства создания материалов и документов, поиска и выбора информации, просмотра данных, а также настройки рабочей среды.

Рассмотрим технологию проектирования трехуровневой модели клиент-серверной КИС :

Технология проектирования трехуровневой модели клиент-серверной КИС

D1 – описание предметной области; D2 – описание выбранного сервера БД; D3 – описание выбранной конфигурации технических средств и сетевой ОС; D4 –техническое задание (ТЗ); D5 – описание выбранных программных средств разработки КИС; D6 – описание функциональной структуры КИС; D8 – права доступа различным категориям пользователей КИС; D9 – журнал заполнения областей БД; D10 – сопровождающая документация; U1 – универсум сетевых ОС и технических платформ; U2 – универсум серверов БД; U3 – универсум программных средств разработки КИС; G1 – вычислительная сеть; G2 – СУБД; G5 – SQL-описание БД с управляющими элементами; G6 – программное обеспечение сервера; G7 – приложения клиентских мест.

Разработка общей структуры КИС (О1)

Эта операция выполняется на основе описания предметной области D1 и технического задания D4, а также универсумов сетевых ОС и технических платформ (U1), серверов БД (U2), программных средств разработки КИС (U3). (Универсум – это конечное полное множество документов (фактов) одного типа. Обычно с помощью универсума описывают множество альтернатив, выбор из которых конкретного экземпляра определяет характер последующих проектных решений.) Результат данной технологической операции – описание выбранной конфигурации технических средств и сетевой операционной системы D3, описание выбранного сервера БД – D2, описание выбранных программных средств разработки КИС – D5, описание функциональной структуры КИС – D6. Другими словами, суть операции О1 состоит в выборе аппаратно-программной платформы реализации КИС и распределению функций обработки данных КИС по уровням клиент-серверной архитектуры.

Выбор сетевых ОС во многом зависит от технической платформы вычислительных средств. При использовании платформы INTEL наиболее распространенными сетевыми ОС являются по-следние версии Windows и Novell Net Ware . При использовании других платформ (IBM, SUN, HP и др.) применяют ОС UNIX различных версий для соответствующих платформ (например, Compaq Tru 64 UNIX ).

Выбор сервера БД для КИС основывается на сравнительном анализе рынка серверов БД по различным критериям. Наибольшее распространение в КИС получили серверы Oracle , DB 2 и Microsoft SQL Server . Сравнительный анализ серверов БД Oracle 7.0, Microsoft SQL Server и ADABAS D представлен в таблице 4.

Таблица 4

Сравнительный анализ серверов БД

Выбор программных средств разработки КИС определяется требованиями применяемой технологии проектирования КИС (CASE -технологии, RAD -технологии,...).

Разработка общей функциональной структуры КИС на основе функционально-ориентированной или ОО модели проблемной области заключается в определении: функций сервера БД; функций серверов приложений; функций клиентских мест; информации, необходимой для выполнения этих функций; распределения серверов и клиентских мест по узлам вычисли-тельной сети; прав доступа пользователей к КИС.

В настоящее время для ООМоделирования проблемной области широко используется унифицированный язык моделирования UML (Unified Modeling Language ), разработанный группой ведущих компьютерных фирм мира OMG (Object Management Group ) и фактически являющийся стандартом по объектным технологиям. Язык UML реализован в CASE-средствах Rational Rose , Natural Engineering Workbench , ARIS Toolset и д.р.

Основными правами доступа являются: права на доступ к вычислительным ресурсам. Такие права задаются администратором вычислительной сети с помощью инструментов сетевой ОС.(Процесс задания прав заключается в назначении различным категориям пользователей прав доступа к ресурсам сети и возможности выполнения над ними функций чтения, редактирования и записи.) права на доступ к объектам схемы БД КИС. Такие права задаются администратором сервера БД с помощью инструментов серверной СУБД. (Процесс задания прав заключается в назначении различным категориям пользователей возможности выполнения над объектами схемы БД функций чтения, редактирования и записи.)

Создание вычислительной сети (ВС) для КИС (О2)

Создание ВС заданной архитектуры для КИС заключается в закупке и монтаже оборудования, а также инсталляции сетевого программного обеспечения и СУБД. На основе описания функциональной структуры D6, выбранной конфигурации технических средств и сетевой ОС D3, выбранного сервера БД D2 происходит создание ВС G1 и установка СУБД G2.

Создание схемы БД для КИС (О3)

На основе ТЗ D4, описания выбранных программных средств разработки D5, функциональной структуры КИС D6, выбранного сервера БД D2 и его СУБД G2, конфигурации ВС G1 осуществляется разработка схемы БД с управляющими элементами – G5 и ее документирование D10. Технология проектирования БД в клиент-серверной среде может быть представлена в виде следующей схемы 5:

Технология проектирования БД в клиент-серверной среде

D2 – описание выбранного сервера БД; D5 – описание выбранных программных средств разработки КИС; D6 – описание функциональной структуры КИС; D7 – структура БД КИС; D10 – сопровождающая документация; G1 – вычислительная сеть; G2 – СУБД; G3 – область БД; G4 – SQL-описание БД; G5 – SQL-описание БД с управляющими элементами.

Создание схемы БД состоит из следующих технологических операций: Проектирование структуры распределенной БД (О31 ) – D7 – на основе описания функциональной структуры КИС D6, как правило, с помощью CASE -технологии D5 с учетом описания выбранного сервера БД G2 в конкретной программно-технической среде G1 и СУБД G2. В результате строятся модель БД и подмодели для различных категорий пользователей на основе установления им прав доступа к данным.

Создание области БД (О32) – G3 – заключается в инициализации областей внешней памяти (системной, хранения данных, транзакций, хранения архивных данных). Операция выполняется системным администратором БД, который использует для этого средства СУБД сервера БД G2 и спроектированную структуру БД D7.

Разработка управляющих элементов БД (триггеров, хранимых процедур и др.) (О34) – G2 – осуществляется на основе структуры БД D7 с учетом ееSQL -описания БД G4 и возможностей средств СУБД сервера БД G2. В итоге получается готовая для эксплуатации схема БД с управляющими элементами, которая документируется в D10. Хранимая процедура – процедура с операторами SQL для доступа к БД, вызываемая по имени с передачей требуемых параметров и выполняемая на сервере БД. Основная функция хранимой процедуры – функциональное расширение схемы БД. Хранимая процедура выполняет то или иное логическое действие. Например, администратор банковской системы создает хранимую процедуру, которая реализует функцию «занести на счет номер X сумму Y ». Разработчик приложения пользуется этой процедурой, но не знает, как именно она работает. Это дает следующие преимущества: при смене алгоритма данного действия администратор меняет только эту хранимую процедуру, и все приложение сразу начинает работать по-новому; независимо от типа рабочего места, использующего хранимую процедуру, одно и то же действие выполняется одинаково, что повы-шает надежность разработанной системы; хранимая процедура пишется одним человеком, а используется многими, следовательно, сокращается время разработки КИС; повышается скорость обработки запросов пользователей за счет того, что действия по анализу хранимой процедуры выполняются один раз при определении этой процедуры. Триггер БД – это механизм «событие-действие», который автоматически выполняет некоторый набор SQL -операторов при наступлении некоторого события. События, на которые можно установить триггер, – это модификации данных. Причем триггер связан с конкретной таблицей БД и хранится в БД как объект. Создание триггеров позволяет устано-вить правила обеспечения ссылочной целостности сервера БД.

Создание сервера БД КИС (О4)

На основании разработанной схемы БД с управляющими элементами G5, описания выбранного сервера БД D2 и его СУБД G2 осуществляется создание сервера БД, т.е. физическое напол-нение БД и настройка программ доступа СУБД. Результат операции – физическое установление прав доступа различным категориям пользователей КИС D8 и журнал заполнения областей БД D9.

Разработка серверов приложений (О5)

Сервер приложений G6 и сопровождающая документация D10 разрабатываются, исходя из информационных потребностей пользователей D4 и их прав D8, с использованием программных средств разработки D5. В состав сервера приложений входят набор сервисов (функций обработки данных) и монитор транзакций, осуществляющий управление выполнением сервисов по обслуживанию клиентских потребностей.

Разработка клиентских приложений на рабочих станциях (О6)

На основе информационных потребностей пользователей D4 и их прав D8, используя программные средства разработки D5, создаются приложения клиентских мест G7 и сопровождающая документация D10. В частности, осуществляется проектирование пользовательского интерфейса клиентских частей приложений.

Этапы проектирования КИС

Наряду с приведенной выше технологией проектирования клиент-серверной КИС можно рассматривать этапы проектирования КИС, например, при каскадной модели разработки: анализ, проектирование, разработка, интеграция и тестирование, внедрение, сопровождение.

Напомним кратко содержание этих этапов.

Анализ . Обследование и создание моделей деятельности организации, анализ (моделей) существующих КИС, анализ моделей и формирование требований к КИС, разработка плана создания КИС. Проектирование . Концептуальное проектирование, разработка архитектуры КИС, проектирование общей модели данных, формирование требований к приложениям. Разработка . Разработка, создание прототипов и тестирование приложений, разработка интеграционных тестов, разработка пользовательской документации. Интеграция и тестирование . Интеграция и тестирование приложений в составе системы, оптимизация приложений и баз данных, подготовка эксплуатационной документации, тестирование системы. Внедрение . Обучение пользователей, развертывание системы на месте эксплуатации, инсталляция БД, эксплуатация. Сопровождение . Регистрация, диагностика и локализация ошибок, внесение изменений и тестирование, управление режимами работы ИС.

12. Программное обеспечение КИС.

12.1.Общее программное обеспечение.

Программное обеспечение (ПО) представляет собой набор программ, с помощью которых реализуется информационная система в определенной технической и технологической среде.

В соответствии с выполняемыми функциями ПО состоит из двух взаимосвязанных частей: системное ПО и прикладное ПО.

Системное ПО помимо организации процесса обработки информации на компьютере, создает также среду для работы прикладных программ. Так как системное ПО тесно связано с аппаратными средствами компьютера, иногда его считают как часть компьютера. Системное ПО включает в себя следующие группы программ:

Операционные системы;

Программы технического обслуживания;

Сервисные программы (утилиты);

Системы программирования.

Эти группы программ были рассмотрены в курсе КТ и П.

Прикладное ПО представляет собой комплекс программ для обеспечения управления КИС-ом, решения функциональных задач и функционирования АРМ.

Внедрение КИС-а с соответствующим прикладным ПО позволяет реализовать комплексную автоматизацию производственной, финансовой и хозяйственной деятельности предприятия. При этом работники и менеджеры функциональных подразделений могут работать с единой базой данных и автоматически обмениваться информацией.

ПО, в том числе прикладное ПО, ориентируется на конкретную операционную среду (клон компьютера и ОС). Так как в мировом масштабе компьютеры клона IBM занимают ведущее место и в этих компьютерах используются в основном операционные системы класса Windows, существующие пакеты прикладных программ (ППП) ориентируются в основном указанной операционной среде. Известные ППП для этой среды приведены на рис.9.

К текстовым процессорам относятся следующие известные ППП: MS Word , Word Perfect , AmiPro , Multi Edit и т.д. Графические редакторы разделяются на два группы:

1)редакторы для обработки растровой графики и рисунков;

2)редакторы для обработки векторной графики.

К первой группе ППП относятся следующие пакеты, работающие в среде Windows: Adobe Photoshop, Aldus Photostyler, Picture Publisher, Phofoworks Plus и т.д. К второй группе относятся следующие ППП: Coreldr а w , Adobe Illustrator , Macromedia Freehand и т.д.

К широко распространенным табличным редакторам (электронным таблицам) относятся Excel , Lotus 1-2-3, Quattro Pro и т.д.

Издательские системы автоматизируют подготовки документов к изданию. В издательской работе эту операцию называют «версткой». Эти системы объединяют в себя возможности текстовых процессоров и графических редакторов. К известным издательским системам относятся: Corel Ventura , Page Master , QuarkXpress , FrameMaker , MSPublisher , PagePlus и т.д.

Пакеты графической презентации играют роль конструктора, создающего графические образы (слайды) информации, относящейся результатам какой-либо работы. Они позволяют создания диаграммы любого типа и извлечения графиков из текстовых процессоров и табличных редакторов. Известными пакетами графической презентации являются: Power Point, Harvard Graphics , WordPerfect Presentations , Freelance Graphics и т.д.

Мультимедийные системы используются для обработки и отображения аудио и видеоинформации. Для этого компьютер, кроме соответствующих программных средств, должен иметь в своем составе мультимедийные устройства и дополнительно должен иметь платы, обеспечивающие ввод, вывод аналоговой информации и преобразования её в дискретную форму. К таким ППП можно отнести «Direktor for Windows», «Multimedia Viewkit», «NEC MultiSpin» и . т . д .

Системы автоматизации проектирования (САП) -создаются для автоматизации проектно-конструкторских работ в машиностроении, приборостроении, строительстве и т.д. На самом деле САП-это одна из разновидностей более производительных и функционально богатых графических пакетов. Среди этих пакетов наибольшее распространение получил пакет «AutoCAD», являющийся своеобразным стандартом. Кроме этого пакета имеются следующие известные пакеты: « Design CAD », « Drafic CAD Professional », « Drawbase », « Microstation ”, “ Ultimate CAD Base », « Turbo CAD » и т.д.

Рис.9.Схема классификации пакетов прикладных программ

Системы управления базами данных (СУБД) являются программными пакетами для организации и управления баз данных. Так как, для структурного представления данных используется в основном реляционная модель, большинство современных СУБД ориентированы на реляционную модель и поддерживают язык SQL. На рынке ПО имеются реляционные СУБД широкого ассортимента. Самыми известными СУБД являются: СУБД клона dBase, FoxPro, R: Base , Paradox , Access , Data Base и т.д. В настоящее время используются в основном СУБД, реализованные в сетевой среде, предназначенные для управления многопользовательских и распределенных баз данных. К ним относятся версии Access -2003 и выше, Sybase, SQL Server, MySQL, Ingres, I n formix, Oracle и т.д.

Программы распознавания символов используются для распознавания букв и цифр текста и преобразования их в коды «ASCII» или «Unic o de» и работают совместно со сканером. К таким пакетам относятся: «Fine Reader », « Cunieform », « Tigerttm ”, « OmnPade » и.т.д.

Программы автоматического перевода проверяют правильность написания слов и словосочетаний и после исправления ошибок переводят текст в другой язык. Программы автоматического перевода условно можно разделить на две категории. 1-ая категория охватывает компьютерные словари, которые дают эквивалентные слова на другом языке в ответ на вводимые слова на одном языке (например английский-русский). К 2-й категории относятся программы автоматического перевода. Они на входе принимают текст на одном языке (скажем на английском) и на выходе дают текст на другом языке (скажем, на русском). При этом они используют соответствующие компьютерные словари, набор грамматических правил и другие средства. Например, программа « Promt 98» переводит текст с английского на русский язык. Программа «Dilmanc» переводит тексты с английского на азербайджанский язык.

Программы бухгалтерского, финансового, кадрового учета используются для проведения соответствующих учетов, прогнозирования развития предприятия, анализа инвестиционных проектов и т.д. Например, для планирования денежных ресурсов можно использовать программы «MS Money», «MECA Software», «Money Counts» и т.д. Для автоматизации бухгалтерского учета можно использовать текста « Q uicken», «DacEasy Accounting», «Peachtree for Windows», русские тексты « Turbo -бухгальтер», «1С:Бухгальтерия» и т.д.

Программные средства CASE -технологий используются для автоматизации проектирования и подготовки ИС, БД и программных продуктов. Технология CASE (Computer Aided Software / System Engineering ) появилось в 90-х годах и в настоящее время интенсивно развивается.

Программные средства CASE -технологии классифицируются по различным признакам. Например, по функциональной целостности существуют следующие программные пакеты: « ERWin », « S - Designer », « CASE Analytic », « Silverrun », « Vantage Team Builder », « Designer /2000», « Power Designer » и т. д.

представляют собой программный комплекс, ориентированный на конкретную семантическую модель и операционную среду. Их, по другому, называют также «программные оболочки». Среди систем, основанных на знания, наибольшее распространение получили экспертные системы. Поэтому известные программные оболочки ориентированы на реализацию экспертных систем. Примерами известных программных оболочок являются: « Expert - Ease », используемая в области экономики, « EMYCIN »,-для медицинской диагностики, « PROSPECTOR »-для обнаружения полезных ископаемых, « SOPHIE »-для обнаружения неполадок в электрических сетях и т.д. Одним из инструментальных средств для создания экспертных систем является система «CLIPS» (C L language Integrated Preduction System ). CLIPS представляет собой экспертную оболочку, имеет свой редактор и средства отладки и с логической точки зрения организует полную программную среду.

В последние годы на основании технологии интеллектуальных агентов создаются экспертные системы и связываются с Интернетом. В качестве примера таких систем можно указать WE B -ориентированный инструмент IESS (Java Expert System Shell ).

Data Mining состоит из различных по назначению и характеру программных пакетов для реализации процесса Data Mining . Программные средства Data Mining , по другому, называют инструментальными средствами или инструментами Data Mining .

На рынке ПО Data Mining имеются многочисленные инструменты, наиболее известными из них являются: SAS ENTERPRISE MINER , POLYANALYST , COGNOS , STATISTICA DATA MINER , ORACLE DATA MINING , DEDUCTOR , KXEN и т.д.

Программное обеспечение технологии Text Mining . Технология Text Mining предназначена для анализа и извлечения из текстов полезной информации. Здесь решаются следующие задачи: классификация текстов, кластеризация, автоматическое реферирование, индексирование и т.д. К основным ППП, реализующим технологию Text Mining относятся следующие: « Intelligent Miner for Text », « Oracle Text », « Knowledge Server », « PolyAnalyst », « Text Miner », « S е mio М ap » и.т.д.

Методо-ориентированные ППП реализуют определенные методы решения научно-технических, математико-экономических задач. Задачи, решаемые с помощью этих пакетов условно можно разделить на следующие группы:

Математическое программирование (линейное, динамическое, статическое и т.д.);

Сетевое планирование и управление;

Задачи массового обслуживания;

Математическая статистика;

Дифференциальные уравнения;

Классификация и кластеризация;

Прогнозирование;

Операции над матрицами.

Такое разделение носит условный характер потому, что в большинстве математических пакетах предусматривается решение всех перечисленных задач, т.е. они носят интегрированный характер.

Задачи могут быть решены в численной или аналитической форме. Результаты можно получить и в графической форме.

К известным математическим пакетам, которые реализуются в компьютерах клона IBM и OC Windows, можно отнести следующие: «MathCAD», «Matlab», «Derive», «TK Solver», « M ath e mati c a», «Maple», «Sci en tifi c Work Place (SWP)», «Network», «Statisti c a», «SPSS» и т.д.

Интегрированные ППП. По количеству их немного, но они отличаются множеством возможностей и они активно развиваются. Полносвязанные интегрированные пакеты являются многофункциональными ППП и объединяют в себя функции и возможности различных специализированных пакетов. Примерами таких ППП являются : «Framework», «Symphony», «MS Works», «Lotus Works».

В настоящее время интегрированные ППП строятся по объектно-связанному принципу. В этом подходе интеграция пакетов реализуется путем использования единых ресурсов, а взаимосвязь между программами реализуется на уровне объектов с использованием межпрограммного преобразователя. Основной особенностью объектно-связанной интеграции является использование общих ресурсов. К типовым объектно-связанным интегрированным пакетам относятся следующие: « Borland Office for Windows », « Lotus », « SmartSute for Windows », « MS Office ».

Информатика, кибернетика и программирование

Посмотрим каким критериям должна удовлетворить концепция КИС: концепция КИС должна быть полностью формализована и ясна с точки зрения реализации обеспечивается технологиями ООП; созданная КИС не должна требовать частых переделок КИС меняется Пользователем на пользовательском уровне Разработчик в этом участвует значительно реже только подменяя ядро КИС на более эффективное; КИС должна иметь форму коробочного продукта КИС реализованная на принципах ООП близка этой форме; КИС должна требовать минимальной настройки под конкретное...

Для конечных рабочих станций предполагаемой является ОС Windows 7. Аргументируется такой выбор быстрой адаптацией непрофессиональных пользователей к приложениям этой операционной системы.

Упорядоченная рабочая среда повышает производительность труда пользователя, позволяя ему быстро и легко находить важные данные и приложения. А также такие преимущества для пользователя, как:

• - создание и работа с автономными файлами и папками;
• - общий доступ к Internet-подключению;
• - совместимость приложений;
• - усовершенствованные методы ограничения программ;
• - улучшенная защита системы.

При выборе операционных систем серверов необходимо провести сравнительный анализ, чтобы выявить достоинства и недостатки различных ОС. Условно все операционные системы можно разделить на три группы: это коммерческие операционные системы UNIX, UNIX-подобные операционные системы с открытыми кодами (Linux, FreeBSD) и семейство Windows. Коммерческие UNIX-системы - это особый класс операционных систем, которые нельзя рассматривать отдельно от серверов, где они установлены. Как правило, компании-поставщики UNIX-систем предлагают скорее варианты решения ваших задач, а не просто операционные системы. Этот вариант можно рассматривать, если необходимо хранить огромные объемы информации, потеря которых приведет к значительным убыткам, но для поставленной задачи использование такой операционной системы вряд ли окупится.

Исходя из исследований, проводимых http://netstat.ru/, наиболее распространёнными классами операционных систем, используемых в качестве серверов, являются операционные системы семейства FreeBSD, Linux, Windows, Solaris (рисунок 3.9).

Поэтому первый принципиальный выбор будет между Windows и UNIX-подобными системами, которые можно установить на вполне доступный по цене сервер. Выбор между ними - это не просто выбор инструмента для будущей работы, это выбор стратегии дальнейшей работы.

FreeBSD 48.08 % Linux 32.11 %

Рисунок 3.9 - Наиболее распространённые классы операционных систем

FreeBSD - мощная операционная система семейства BSD UNIX для компьютеров архитектур, совместимых с Intel (x86), DEC Alpha и PC-98. Она разрабатывается и поддерживается большой командой разработчиков.

Исключительный набор сетевых возможностей, высокая производительность, средства обеспечения безопасности и совместимости с другими ОС - вот те современные возможности FreeBSD, которые зачастую всё ещё отсутствуют в других, даже лучших коммерческих, операционных системах. Эта система предоставляет надёжные даже при самой интенсивной нагрузке сетевые службы, и эффективное управление памятью, что позволяет обеспечивать приемлемое время отклика для сотен и даже тысяч одновременно работающих пользовательских задач.

Особенностями системы являются:

• - вытесняющая многозадачность с динамической настройкой приоритетов, которая обеспечивает гибкое разделение ресурсов компьютера;
• - многопользовательский доступ, означающий, что одновременно в системе могут работать несколько пользователей, использующих различные приложения. Такие периферийные ресурсы, как принтер, сканер также разделяются между всеми пользователями системы;
• - полная сетевая поддержка TCP/IP. Это означает, что машина с операционной системой FreeBSD может легко взаимодействовать с другими операционными системами, а также работать в качестве сервера, предоставляющего различные сетевые услуги (www- или ftp-сервер, использовать как маршрутизатор и систему безопасности, защищающую корпоративную сеть от внешнего мира);
• - защита и полное разделение памяти между процессами;
• - двоичная совместимость со многими программами, созданными для систем SCO,BSDI, NetBSD, Linux и 386BSD. Большое число готовых к работе приложений, находящихся в коллекции переносимых пакетов (Port Packages Collection);
• - исходные коды FreeBSD совместимы со многими коммерческими системами UNIX (например, Linux, SCO), и большинство приложений, если и требуют, то совсем немного изменений для их компиляции;
• - страничная организация виртуальной памяти (VM) с подкачкой страниц по требованию и общий кэш для VM и буфера I/O;
• - разделяемые библиотеки (Unix эквивалент MS-Windows DLL) обеспечивают эффективное использование дискового пространства и памяти;
• - полный набор средств разработки для языков C, C++. В коллекции пакетов можно найти много других языков для передовых исследований и разработок.

Система предоставляет надёжные даже при самой интенсивной нагрузке сетевые службы, и эффективное управление памятью, что позволяет обеспечивать приемлемое время отклика для сотен и даже тысяч одновременно работающих пользовательских задач.

ОС Sun Microsystems Solaris.

ОС Sun Microsystems Solaris изначально создавалась, как операционная система для платформы Sparc, отличной от x86, и которая поддерживалась корпорацией Sun. Система доступна для бесплатного скачивания, однако получение лицензии и поддержки стоит денег. Система поставляется со стандартными сетевыми сервисами (Apache, ISC BIND и т.п.) и в основном используется на платформах производителя, которые из-за высокой цены не очень популярны.

Однако из-за небольшого распространения Solaris, а так же из-за платформенной архитектуры, как правило, отличной от Intel, система представляет собою более сложный объект для несанкционированного доступа из-за отсутствия опыта работы с ней у потенциального злоумышленника.

Linux - операционная система, которая была разработана Линусом Торвальдом в студенческие годы в качестве развлечения. В те времена автор работал с системой MINIX, и решил несколько расширить её стандартные возможности. Linux распространяется под лицензией GNU в исходных кодах, однако, начиная с недавнего времени, появилась тенденция распространения коммерческого ПО в бинарных кодах под эту ОС. При больших нагрузках Linux менее эффективно управляет памятью, чем FreeBSD, и может остановить работу системы в отличие от FreeBSD, которая в таких случаях на несколько минут перестаёт отвечать на системные вызовы.

Существенным преимуществом Linux является отсутствие технологических секретов, принадлежащих какой-либо одной компании, а также доступность исходного текста ядра операционной системы, которое может быть модифицировано для нужд фирмы или отдельного пользователя. Linux имеет также ряд средств обеспечения безопасности системы, предотвращающих попытки взлома. Очевидно, что каждая дополнительная функция, реализованная в системе, приводит к увеличению объема системы, что сказывается на требованиях к оперативной памяти и жестким дискам. Кроме того, чем больше объем операционной системы, тем медленнее она обычно работает. Если графический интерфейс не является необходимым, то Linux окажется наиболее компактной операционной системой, а кроме того, и самой быстрой.

Размер системы является одной из наиболее сильных характеристик Linux. система изначально проектировалась максимально компактной и производительной. С точки зрения корпоративного пользователя Linux идеально вписывается в концепцию «клиент/сервер», реализуемую на базе протоколов TCP/IP. Система отлично документирована и получает все большее распространение во всем мире.

Главная сильная сторона операционной системы Windows - это интеграция с другими продуктами Microsoft. Но подобное преимущество обрекают на постоянное сотрудничество с Microsoft, создавая зависимость от маркетинговой политики этой компании. Интеграция с графической системой и использование большого количества служб, которые часто оставляются запущенными по умолчанию, сразу потребует больших физических ресурсов. Конечно, с каждой версией Windows ситуация становится все лучше, но обновление операционной системы может потребовать больших затрат.

Есть еще одно преимущество UNIX-систем перед Windows - удаленное администрирование. В то время как в UNIX-системах полноценное управление сервером осуществляется с помощью утилит командной строки telnet и ssh, то полноценное удаленное администрирование в Windows возможно только с использованием графического интерфейса, но при небольших скоростях соединения может быть очень нестабильным. Таким образом, использование серверных вариантов операционных систем Windows вполне оправданно в сетях с программным обеспечением Microsoft, где будет тесная взаимосвязь с другими коммерческими приложениями, а удаленное администрирование будет осуществляться по хорошим скоростным каналам, и финансовые затраты компенсируются.

Отталкиваясь от вышесказанного, можно сказать, что преимуществом UNIX-подобных систем будут их дешевизна, большая безопасность и удобство удаленного администрирования. Еще одним немаловажным преимуществом является и то, что в UNIX-подобных системах отсутствует используемое Microsoft деление на серверные операционные системы и пользовательские. Серверный вариант установленной операционной системы будет отличаться от клиентской машины только установленным программным обеспечением и запущенными службами. Но есть и неблагоприятные моменты: в случае UNIX-систем необходимо опираться на другие инструменты разработки, не связанными такими лицензионными ограничениями, как продукты Microsoft: скриптовые языки Perl, Python и PHP, базы данных MySQL, PostgeSQL, Oracle (практически все они могут также использоваться и под Windows).

Для серверов корпоративной сети, поддерживающих работу СУБД ОС Red Hat Enterprise Linux AS подойдет как нельзя лучше. Такой выбор был сделан в силу хорошей поддержки компанией своей продукции, а также адаптацией этой ОС для выполнения, выше перечисленных функций.