Архітектура подання даних в автоматизованій інформаційній системі

Користувачів автоматизованої інформаційної системи умовно можна розділити на дві групи: внутрішні і кінцеві. Внутрішні користувачі, а саме адміністратор бази даних, адміністратори функціональних підсистем, системні і прикладні програмісти розробляють АІС і підтримують її функціонування..

На стадії проектування адміністратор БД виступає як ідеолог і конструктор системи, керує роботами по створенню програмного забезпечення БД. На стадії експлуатації адміністратор БД - відповідальна особа за функціонування АІС, він керує режимом використання даних. Основні задачі адміністратора БД при експлуатації - захист даних від руйнування, забезпечення достовірності даних, аналіз ефективності використання ресурсів АІС.

Адміністратори функціональних підсистем разом з адміністратором БД розробляють програмні засоби для користувачів. Крім того, адміністратори функціональних підсистем визначають алгоритми обробки даних, необхідні при проектуванні АІС.

Системні програмісти виконують генерацію СУБД, стежать за її функціонуванням у середовищі операційної системи, розробляють за завданням адміністратора БД програмні компоненти, що розширюють програмне забезпечення СУБД.

Задача прикладних програмістів полягає в розробці прикладних програм. Для цього їм необхідне знання алгоритмічних мов і мовних засобів СУБД.

Кінцеві користувачі використовують ресурси АІС. Вони поділяються на непрямі і прямі.

Непрямі кінцеві користувачі не спілкуються з електронною обчислювальною системою (ЕОС) безпосередньо. Вони формулюють свої запити службі адміністратора БД, а потім одержують відповіді на папері, що перед тим, як їх передати замовнику, інтерпретуються фахівцями.

Прямі кінцеві користувачі спілкуються з АІС в інтерактивному режимі. Частина з них уміє звертатися до заздалегідь складених програм і інтерпретувати відповіді АІС. Інші вміють самостійно розробляти нові програмні додатки.

Сучасна тенденція організації СУБД досягла в своєму розвитку мовних і програмних засобів, орієнтованих на кінцевих користувачів, зокрема на тих, котрі готові розробляти самостійно нові додатки, не звертаючись до послуг прикладних програмістів.

АІС підтримує різноманітні уявлення користувачів про предметну область. Для кінцевих користувачів АІС - сховище зведень за угодами і постачаннями, документами і цінниками тощо. Однак для внутрішніх користувачів та ж АІС подається у вигляді елементів даних, записів, сторінок і файлів. Відзначимо також, що уявлення самих внутрішніх користувачів АІС теж аж ніяк не ідентичні. Прикладний програміст оперує елементами даних, записами, ключами, структурними асоціаціями, але він, як правило, не має представлення про фізичну організацію даних. Це вже прерогатива адміністратора і системних програмістів.

Як бачимо, у сучасній інформаційній системі підтримується кілька рівнів подання даних. Їх різновиди будемо асоціювати з поняттям архітектури подання даних інформаційної системи.

При розробці архітектури подання даних інформаційної системи керуються положеннями державного стандарту України ДСТУ 3329-96 щодо концепції для концептуальної схеми та інформаційної бази.

Початковий рівеньподання даних в такій архітектурі називається зовнішнім і відповідає локальним уявленням про предметну область кінцевих користувачів, а саме спеціалістів з предметної області.

Другий рівень називається інфологічним, він являє собою інтеграцію локальних уявлень про предметну область кінцевих користувачів, що відповідає «погляду» на предметну область її адміністратора (директора, міністра, ректора вузу і т.д.). Він бачить усю безліч інформаційних об'єктів, усі можливі асоціації між ними, у той час як кожен кінцевий користувач сприймає лише обмежений фрагмент предметної області (ПО). Відзначимо, що локальні уявлення користувача і інфологічне уявлення про предметну область існують поза яким-небудь зв'язком із засобами реалізації інформаційної системи. Вони визначають лише інформаційні потреби розроблювальної системи, відбивають особливості предметної області, але не торкаються питання: як відповідні дані будуть подані в пам'яті ЕОС?

Концептуальний рівень подання даних відповідає уявленню про логічну організацію даних адміністратора БД. Цей рівень подання даних дуже схожий з інфологічним, але його відмінність полягає в прив'язці до засобів реалізації – СУБД. Опис БД на концептуальному рівні задається мовою опису даних використовуваної СУБД у термінах і обмеженнях, які прийняті у цій системі. Оскільки кожна СУБД на концептуальному рівні підтримує свою модель даних, перетворення інфологічного опису предметної області (ПО) в концептуальний опис для БД різних СУБД приводить до різних результатів.

Подання даних у пам'яті ЕОС, їхню організацію збереження визначає внутрішній рівеньподання даних на основі мови і маніпулювання СУБД. Відзначимо, що параметри внутрішнього рівня подання БД впливають на ефективність інформаційної системи, наприклад, на обсяг зовнішньої пам'яті, час реакції системи.

У процесі функціонування АІС адміністратор може змінювати внутрішній опис БД, залишаючи без змін описи, що задаються на попередніх рівнях подання даних. Це дозволить змінювати параметри ефективності системи, не вносячи ніяких коригувань у розроблені додатки. Із внутрішнім рівнем подання даних пов'язаний фізичний рівень, або рівень реалізації в пам'яті ЕОС, який формується мовою збереження даних СУБД.

На кожному рівні подання даних визначається своя модель ПО. Описи цих моделей прийнято називати схемами, тому говорять, що схеми локальних уявлень користувачів відображаються в інфологічну схему ПО, остання відображається в концептуальну схему БД і т.д.

Кожен рівень подання даних АІС можна описати через структурні компоненти і таким чином здійснити структурний аналіз моделей інформаційної системи шляхом декомпозиції кожного рівня подання даних від загального до найменшого складового елемента. Архітектура подання даних та структурний аналіз моделей АІС представлена в таблиці 3.1.

На основі такого представлення можна відслідкувати відображення кожного структурного елемента на певному етапі декомпозиції рівнів архітектури подання даних АІС.

Наприклад, на 4-му етапі декомпозиції реквізит, як певна властивість процесу або документу, відображається в атрибут на концептуальному рівні. В свою чергу атрибут відображається в поле на внутрішньому рівні подання даних.

Таблиця.3.1

Архітектура та структурний аналіз моделей АІС

Рівень/ деком-позиція	Зовнішній : предметна область (ПО) - предмет дослідження	Інфологіч-ний: на основі знань спеціаліста-предмет-ника	Концепту- альний: на основі моделі даних СУБД	Внутрішній: засобами опису та маніпулю-вання даними СУБД	Фізичний: засобами збереження даних СУБД в пам’яті ЕОС
	Система об’єктів (процесів, документів) ПО	Інфоло-гічна модель	Концепт- туальна модель	База даних як сукупність файлів даних і програм	Бібліотека на магнітних дисках
	Об’єкт	Сутність	Структуро-вана таблиця	Форма Запис	Фізичний запис
	Властивість об’єкта	Реквізит	Атрибут	Поле	Відповідна сукупність комірок пам’яті ЕОС
	Характерис-тика властивості	Значення реквізиту	Значення атрибуту	Значення поля	Стан комірок пам’яті ЕОС

Відзначимо, що усі відображення повинні бути гомоморфними. Вимога гомоморфізму означає, що в БД повинні міститися дані, що відповідають всім об'єктам предметної області, з одного боку, а з іншого - будь-якій процедурі обробки інформації ПО в автоматизованій інформаційній системі повинна відповідати деяка процедура обробки відповідних даних, що дозволяє отримати адекватний результат.