17470

БАЗОВЫЕ ТИПЫ ИС

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Лекция № 7 БАЗОВЫЕ ТИПЫ ИС Рассмотренная ранее классификация АИС является чрезмерно детальной с точки зрения наиболее распространенных и перспективных типов к которым относятся табл. 2.1: фактографические; документальные; интеллектуальные экспертные; гиперт...

Русский

2013-07-01

95 KB

15 чел.

Лекция № 7 БАЗОВЫЕ ТИПЫ ИС

Рассмотренная ранее классификация АИС является чрезмерно детальной с точки зрения наиболее распространенных и перспективных типов, к которым относятся (табл. 2.1):

фактографические;

документальные;

интеллектуальные (экспертные);

гипертекстовые.

Выбор именно этих типов АИС для более детального анализа определяется следующими факторами:

системы появлялись и развивались именно в данной исторической последовательности;

более ранние типы систем (фактографические, документальные) являются, как правило, платформой и средой для реализации более поздних (экспертные, гипертекстовые).

Перечисленные типы характеризуют следующие отличительные черты:

распространенность (в статистике мировых информационных ресурсов документальные и фактографические БД занимают 1- и 2-е места — см. табл. 2.1);

перспективность (интеллектуальные системы успешно осваивают новые области применения);

гипертекстовые системы являются основой мировой информационной сети WWW (Word Wide Web) — наиболее популярной составляющей Интернета.


Сравнительная характеристика основных типов АИС

Атрибуты систем

Типы систем

Фактографические

Документальные

Интеллектуальные

Гипертекстовые

Модель (структура) предметной области

Структура БД (логическая и физическая)

Содержание БД (структура стандартна)

Структура и содержание БД (БЗ)

Структура и содержание БЗ (ГБ)

Информационная совокупность

База данных (иногда файловая система ОС)

База данных

База знаний

Сеть связей (гипербаза - ГБ)

Единица информации

Запись (агрегат данных жесткой структуры)

Документ

Факт (константа), высказывание (переменная)

Узел сети (запись, документ, факт), связь (ссылка, тематическая, смысловая, причинно-следственная)

Физическая среда хран-я информации

Файловая система ОС

Файловая система или фактографическая БД

Файловая система ОС, фактографическая (или другого типа) БД

Файловая система, БЗ, БД

Ввод информации

Загрузка БД

Загрузка БД

Подсистема приобретения знаний (Knowledge acquisition)

Загрузка файлов или БД, или БЗ

Вывод информации (входной язык)

Пользовательский интерфейс (язык запросов)

Пользовательский интерфейс (информационно-поисковый язык)

Интерфейс пользователя, подсистема разъяснения результатов (explaining subsystem)

Навигатор сети или язык запросов

Обработка (поиск) информации

ОС или СУБД

СУБД или программная оболочка АИПС

СУБД или программная оболочка ЭС (машина логического вывода -Inference engine)

Гипермедиа-машина навигации

Программные средства реализации

Табличные СУБД и системы программирования с элементами СУБД - ADABAS, Foxpro, Oracle, MS SQL SERVER

Программные оболочки АИПС - DPS, STAIRS, ISIS, IRBIS

Оболочки ЭС (Shells) - EMYCIN, EXPERT, OPS, HEARSAY, EXSYS, Insight, ExpertEase

NoteCards, Tektronix Neptune, Гип-Си, ГиперМетод, ГИПЕРНЕТ, Мета Дизайн, АСАД

2.1. Фактографические АИС

Основные признаки простая структура данных и сложная система взаимосвязей между агрегатами данных.

Данные системы базируются на реляционных (табличные БД) данных, но не исключает, конечно, включения элементов иерархических и сетевых представлений при проектировании АИС.

Модели данных и структура БД

Поскольку в данном случае БД является информационной моделью определенной предметной области, существенной особенностью всякой БД является структура или, как принято говорить, модель данных (МД).

Рассмотрим некоторые наиболее известные модели данных.

1. Иерархическая МД (ИМД). Впервые реализована в СУБД IBMIMS (Information Management System), разработанной для поддержки банка данных по программе Apollo. При данном подходе предметная область представляется в виде совокупности структур иерархического типа (граф — «дерево»).

Основные понятия ИМД:

поле — минимальная единица данных;

сегмент (узел) — совокупность полей, являющаяся единицей обмена между БД и прикладной программой. Сегмент (узел иерархического графа) более высокого уровня называется исходным (родительским) по отношению к ниже расположенному порожденному (отпрыску). Может использоваться также терминология «узел, принадлежащий вышестоящему узлу».

Конкретные данные, входящие в сегмент называются экземпляром сегмента.

В ИМД существуют также следующие понятия:

брат — узел, имеющий того же родителя, что и другой узел;

ветвь — узел дерева вместе со всеми его отпрысками, отдаленными потомками и родительскими источниками;

лист — узел, у которого нет отпрысков;

обход дерева — процесс обследования по очереди каждого узла дерева в иерархической модели данных, и пр.

Преимущества IMS и реализованной в ней иерархической модели:

  1.  Простота модели. Принцип построения IMS легок для понимания. Иерархия базы данных напоминает структуру компании или генеалогическое дерево.
  2.  Использование отношений предок/потомок. СУБД IMS позволяла легко представлять отношения предок/потомок, например: «А является частью В» или «А владеет В».
  3.  Быстродействие. В СУБД IMS отношения предок/потомок были реализованы в виде физических указателей от одной записи к другой, вследствие чего перемещение по базе данных происходило быстро. Поскольку структура данных в этой СУБД отличалась простотой, IMS могла размещать записи предков и потомков на диске рядом друг с другом, что позволяло свести к минимуму количество операций записи-чтения.

Существенно то, что физическая организация БД в этом случае такова, что выбрать конкретные сведения об объектах можно, лишь пройдя всю цепочку групп (сегментов) сверху вниз (путь на иерархическом дереве). Данная схема наиболее проста, но не лишена очевидных недостатков.

В частности, в связи с полииерархичностью связей объектов в реальном мире в подобных БД необходимо создавать и поддерживать несколько иерархических отношений, что нарушает основную идею модели данных. Далее, рассматриваемая модель обладает рядом т. н. «парадоксов», наиболее очевидным из которых является «парадокс исключения». Удаление из БД некоторого вышестоящего сегмента приводит к автоматическому удалению и всех зависимых (порожденных сегментов).

2. Сетевая модель данных (модель CODASYL). В предложенной модификации иерархической модели одна запись могла участвовать в нескольких отношениях предок/потомок. В сетевой модели такие отношения называются множествами (set). Сетевые БД обладали рядом преимуществ:

  1.  Гибкостью. Множественные отношения предок/потомок позволяют сетевой БД хранить данные, структура которых сложнее обычной иерархии.
  2.  Стандартизованностъю. Появление стандарта CODASYL.
  3.  Быстродействием. Вопреки своей сложности, сетевые БД достигали быстродействия, сравнимого с быстродействием иерархических БД. Множества были представлены указателями на физические записи данных, и в некоторых системах администратор мог задать кластеризацию данных на основе множества отношений.

Недостаток — жесткость БД, наборы отношений и структуру записей приходилось задавать заранее. Изменение структуры данных означало перестройку всей БД.

3. Реляционная модель данных (РМД). В то время как иерархическая модель в своей основе является формализацией и обобщением пользовательских свойств некоторой конкретной системы (IMS), в случае реляционной модели сначала были разработаны некоторые математические основы и лишь через 5—10 лет появились первые коммерчески эффективные системы. В рамках реляционной модели предметная область представлена совокупностью таблиц (отношений, файлов).

Строки таблицы называются экземплярами отношения, столбцы — атрибутами; каждый атрибут имеет область значений, называемую доменом.

Важным отличием РМД от ИМД является возможность применения формального аппарата, описывающего преобразование и обработку данных в РМД — реляционной алгебры.

Операндами реляционной алгебры являются отношения, как постоянные, так и переменные.

Операции реляционной алгебры включают следующие преобразования отношений.

А. Теоретико-множественные операции над несколькими подобными (имеющими одинаковую структуру — число атрибутов, их имен, домен и т. д.), отношениями, в том числе объединение, пересечение, разность.

Б. Операции над одним отношением:

селекция, или построение отношения-результата из отношения-источника путем отбора экземпляров, удовлетворяющих некоторому критерию отбора. Операция селекции соответствует поиску информации в БД по логическим условиям.

проекция, или построение результирующего отношения путем отбора части атрибутов всех экземпляров исходного отношения. Данной операции в реальных СУБД соответствует понятие пользовательской подсхемы и операции выдачи необходимых данных.

В. Операции над несколькими различными отношениями.

Рассмотрим только естественное соединение (в дальнейшем — соединение). Операция заключается в поиске в паре (или большем числе) отношений строк, содержащих общий атрибут, и создания из них строк экземпляра результирующего отношения.

В СУБД соединению соответствует поиск связанных данных или логическое (физическое) связывание файлов.

Реляционная алгебра позволяет рассматривать операции ввода, вывода, поиска коррекции и удаления данных в БД как вычисление отношений-результатов через исходные отношения. При этом исходным отношением может быть внешний (входной) формат данных, а результирующим — внутренний (хранимый) или, наоборот, исходным — внутренний, а результирующим — внешний (выходной).

Модель «сущность—связь» (EntityRelationship, ER) [5], представляет собой обобщение РМД путем разделения отношений, описывающих предметную область на две группы — сущностей и связей.

Сущность (Entity) является первичным, устойчивым объектом, описываемым некоторой совокупностью атрибутов.

Связь (Relationship) является вторичным понятием, характеризующим взаимодействие в пространстве и времени двух или более сущностей, и также задается рядом атрибутов, среди которых присутствуют идентификаторы взаимосвязанных сущностей. При проектировании БД на основе ER-моделей используют ER-диаграммы. Модель ER является удобным средством описания предметной области перед тем, как перейти к ее представлению в реляционной Модели данных.

Иерархическая МД в настоящее время представляет лишь исторический интерес, хотя ряд ее элементов и поддерживается некоторыми из рассматриваемых далее конкретными СУБД. Наиболее распространенными являются подходы, базирующиеся на ER-модели и РМД.

Основные представления о структуре БД в рамках указанных моделей заключаются в следующем:

а) совокупность сущностей и связей образует концептуальную схему базы данных и отражает структуру предметной области. Элементами схемы являются типы (классы) сущностей и связей; типы состоят из экземпляров, описывающихся значениями атрибутов.

На рис. 2.1 приведен пример фрагмента диаграммы «сущность—связь», описывающей учебный процесс вуза. Здесь сущностями являются ФАКУЛЬТЕТ, ДИСЦИПЛИНА, СПЕЦИАЛЬНОСТЬ (с возможными атрибутами, например, НАИМЕНОВАНИЕ, ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ОБУЧЕНИЯ, ЧИСЛО ЧАСОВ и пр.). Связями являются ВЫПУСКАЕТ, ВКЛЮЧАЕТ (возможные атрибуты - КВАЛИФИКАЦИЯ, СЕМЕСТР ОБУЧЕНИЯ и пр.);

б) концептуальная схема трансформируется в логическую схему, в которой сущностям и связям соответствуют отношения или логические файлы, состоящие соответственно из экземпляров отношений и логических записей.

Логическая запись является более общим образом, чем отношение (строка данных), поскольку допускает появление групповых полей (или агрегатных данных), соответствующих некоторым зависимым сущностям (или связям).

В повторяющемся групповом поле экземпляр группы есть описание экземпляра сущности (связи) посредством соответствующих атрибутов. Групповые повторяющиеся поля представляют собой элемент иерархической модели данных, который при желании может применяться пользователями;

в) следующий уровень — физическая реализация БД в форме файлов операционной системы ЭВМ. При этом в различных конкретных системах логическому файлу может отвечать один или более физических файлов (или наоборот); физическая запись, как правило, включает одну или более логических записей;

г) уровень представлений пользователя описывает БД в виде совокупности пользовательских подсхем, которые применяются для ввода/вывода информации. С представлениями пользователя связаны также понятия маски редактирования (преобразования данных мри окончательном представлении пользователю), и кодирования/декодирования (трансляции кодов) — расширения кратких представлений данных и аббревиатур с помощью вспомогательных файлов и кодовых таблиц (по своей сути — операция соединения отношений и РМД).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

27544. Соотношение права и корпоративных норм 30.5 KB
  Корпоративные нормы это правила поведения устанавливаемые различными организациями в их актах и охраняемые мерами социального воздействия это особая разновидность социальных норм призванных регулировать отношения которые складываются между членами и участниками данных организаций. Корпоративные нормы регулируют только внутренние отношения этих организаций. Эти нормы выражают волю участников общественных объединений компетенцию объем прав и обязанностей их членов и т. Корпоративные нормы схожи с правовыми нормами тем что они имеют...
27545. Соотношение права и моральных норм 44 KB
  Соотношение норм права и норм морали складывается из двух типов связи: взаимоподдержки основанной на единстве и однонаправленности действия; конфликта основанного на различиях и противоречиях. Единство права и морали выражается в том что: обе эти категории являются надстроечными; представляют собой разновидность социальных норм; опираются на единый политический фундамент; имеют один и тот же объект регулирования; основываются на свободе воли индивида; служат для упорядочения общественных отношений; являются показателями...
27546. Форма и сущность государства 27.5 KB
  Термин форма государства на сегодняшний день трактуется неоднозначно т. Для того чтобы проанализировать чтобы вывести адекватный смысл термина форма государства следует обратиться к общефилософским понятиям формы и содержания. Исходя из общего учения о содержании формы можно заключить что: Содержание государства заключается в том что это особый социальный институт предназначенный для поддержания жизнедеятельности общества достижению уровня производящей экономики.
27547. Форма правления 28 KB
  Форма правления – это способы организации верховной государственной власти порядок образования ее органов и их взаимоотношения с населением. Дуалистическая двойственная монархия – это такая организация верховной государственной власти при которой законодательная власть принадлежит парламенту а монарх и руководимое им правительство осуществляют функции исполнительной власти. Парламентарная монархия – такая организация высших органов государственной власти при которой монарх €œцарствует но не правит€. 2 Республика – форма правления...
27548. Формационный поход к типологии государства 29.5 KB
  Типология государства – традиционно рассматривают как теория учение о типах государств когдалибо существовавших в истории человеческого общества или существующих в настоящее время. Типология государства – это процесс систематизации государств с учетом их сущностных свойств для повышения эффективности в теоретической и практической деятельности по изучению государства и правоприменения. Под типом государства понимаются взятые в единстве общие черты различных государств система их важнейших свойств и сторон порождаемых соответствующей...
27549. Формы непосредственной реализации права 27 KB
  Под реализацией права следует понимать претворение воплощение норм права в правомерное поведение субъектов правоотношения. Реализация права как процесс может быть охарактеризован с объективной и субъективной стороны. С объективной стороны – совершение предусмотренных нормами права правомерных действий определенными средствами в известной последовательности в некоторые сроки и некотором месте.
27550. Функции государства, формы их осуществления 26.5 KB
  Под функциями государства понимаются основные направления его деятельности определяющие его сущность и назначение в обществе. Все существующие функции государства можно подразделить на: 1 вспомогательные и основные; 2 постоянные и временные; 3 внутренние и внешние. Внутренние функции охватывают сферу внутренней самостоятельной жизни государства в которую входят экономические культурные экологические отношения а также отношения складывающиеся в области обеспечения правопорядка в обществе.
27551. Функции права: понятие, виды, характеристика 26.5 KB
  Функции права: понятие виды характеристика. Под функцией права понимают либо социальное назначение права либо направление правового воздействия на общественные отношения либо и то и другое вместе взятое. Можно выделить 5 групп функций: общеправовые свойственные всем отраслям; межотраслевые 2ум и более но не всем отраслям права; отраслевые одной отрасли права; правовых институтов конкретному институту права; норм права конкретному виду права. можно различать основные и неосновные юридические функции права.
27552. Функции теории государства и права 25 KB
  В юридической литературе в числе функций теории государства и права называются: онтологическая; методологическая; идеологическая; вводная; обобщающая. С онтологической точки зрения теория государства и права призвана констатировать что и как происходит в сфере государства и права а затем объяснять почему это происходит. 2 Методологическая функция заключается в следующем: права понятия и выводы являются предпосылкой отправным моментом для последующей научной деятельности например понятия €œнорма права€ €œправоотношение€ и т.