Хранение информации в современном мире

Введение

     Актуальность  проблемы исследования. Проблема хранения информации — одна из актуальных.  Любой человек занят какой-то работой с информацией: читает книги, заучивает правила, решает задачи и многое другое. Также профессии многих людей связаны с исключительно информационной деятельностью: это учителя, ученые, журналисты писатели и другие. Любая информационная деятельность человека связана с хранением информации.

     В наши дни тема не перестала быть актуальной. Роль и важность системы хранения определяются постоянно возрастающей ценностью информации в современном обществе, возможность доступа к данным и управления ими является необходимым условием для выполнения каких-либо процессов. Современное общество часто называют информационным, так как роль и количество информации, циркулирующей в нем, стремительно возрастает, а также есть все необходимые средства для ее хранения, распространения и использования. Информация легко и быстро достигает потребителей (заинтересованных в ней людей и организаций) и выдается им в привычной для них форме.

     Масштабы  использования информации являются одним из основных признаков развития общества. Информация стала важным производственным фактором и одним  из главных рычагов власти и богатства. Благодаря новым технологиям  и автоматизации товары теперь можно изготовить, используя минимальное количество сырья, энергии и трудовых затрат.

     Сегодня речь часто идет об информационных технологиях. Они находят применение в промышленности, торговле, управлении, образовании, медицине, науке и быту. Народы развитых стран осознают, что совершенствование информационных технологий представляет собой важную, дорогостоящую и трудную задачу.

     Развитие  промышленных производств принесло огромное количество новых знаний, и одновременно возникла необходимость часть этих знаний хранить от конкурентов, защищать их. Информация давно уже стала продуктом и товаром, который можно купить, продать, обменять на что-то другое.

     Исходя  из  актуальности  проблемы,    мной  выбрана  тема  исследования: хранение информации в современном мире.

     Задачи  исследования:

1. Рассмотреть процесс хранения информации;
2. Выявить способы хранения информации;
3. Изучить понятие «база данных»;
4. Рассмотреть системы управления базами данных.

     Методы  исследования:

     - отбор и изучение теоретической  литературы;

     - анализ понятийного аппарата;

     - обобщение результатов теоретического  исследования. 

Глава 1. Способы хранения информации в современном мире

1. История хранения информации

     Хранение  информации – процесс такой же древний, как и жизнь человеческой цивилизации. Уже в древности человек столкнулся с необходимостью хранения информации: зарубки на деревьях, чтобы не заблудиться во время охоты; счет предметов с помощью камешков, узелков; изображение животных и эпизодов охоты на стенах пещер.

     С рождением письменности возникло специальное средство фиксирования и распространения мысли в пространстве и во времени. Родилась документированная информация – рукописи и рукописные книги, появились своеобразные информационно-накопительные центры – древние библиотеки и архивы. Постепенно письменный документ стал и орудием управления (указы, приказы, законы).

     История   хранения   информации   в   письменной   форме уходит вглубь веков. До наших дней в некоторых местах сохранились наскальные письмена древнего человека, выполненные 25 – 20 тыс. лет назад; лунный календарь, выгравированный на кости 20 тыс. лет назад. Для письма также использовались дерево, глина. Многие века  письменные  документы составлялись на пергаментных свитках. Это было «очень дорогим удовольствием». Пергамент делался из кожи животных. Ее растягивали, чтобы получить тонкие листы. Когда на востоке научились ткать шелк, его стали использовать не только для одежды, но и для письма.

     Во  втором веке нашей эры в Китае  изобрели бумагу. Однако до Европы она  дошла в 11 веке. Вплоть до 15 века письма, документы, книги писались вручную. В качестве инструмента для письма использовались кисточки, перья птиц, позже – металлические перья; изобретались краски, чернила. Книг было очень мало, они считались предметами роскоши. [2;26]

     В середине 15 века немецкий типограф Иоганн Гуттенберг изобрел первый печатный станок. И это было вторым информационным скачком. На Руси книгопечатанье основал Иван Федоров в середине 16 века. С его возникновением наибольший объем информации стал храниться в различных печатных изданиях, и для ее получения человек обращается в места их хранения (библиотеки, архивы и т.д.). Книг стало значительно больше, быстро росло число грамотных людей.

     До  сегодняшнего дня лист бумаги остается основным носителем информации. Но у него появились серьезные «конкуренты».

     В 19 веке была изобретена фотография. Носителями видеоинформации стали фотопленка и фотобумага.

     В 1895 году французы братья Люмьер продемонстрировали в Париже первый в мире кинофильм, используя аппарат собственного изобретения. Этот год считается годом рождения кино.

     В нашем веке был изобретен магнитофон. Магнитная запись позволяет сохранять  звук и, в частности, информацию, содержащуюся в человеческой речи. И совсем недавно  на магнитную ленту научились  записывать не только звук, но и изображение: появился видеомагнитофон. [2;28]

     В жизни человека процесс длительного  хранения информации играет большую  роль и подвергается постоянному  совершенствованию.

     Когда объем накапливаемой информации возрастает настолько, что ее становится просто невозможно хранить в памяти, человек начинает прибегать к помощи различного рода записных книжек, указателей и т.д.

     Хранение  очень больших объемов информации оправдано только при условии, если поиск нужной информации можно осуществить достаточно быстро, а сведения получить в доступной форме.

2. Процесс  хранения информации

     Хранение  информации – это ее запись во вспомогательные  запоминающие устройства на различных  носителях для последующего использования.

     Хранение  является одной из основных операций, осуществляемых над информацией, и главным способом обеспечения ее доступности в течение определенного промежутка времени.

     Основное  содержание процесса хранения и накопления информации состоит в создании, записи, пополнении и поддержании информационных массивов и баз данных в активном состоянии.

     В результате реализации такого алгоритма, документ, независимо от формы представления, поступивший в информационную систему, подвергается обработке и после  этого отправляется в хранилище (базу данных), где он помещается на соответствующую «полку» в зависимости от принятой системы хранения. Результаты обработки передаются в каталог.

     Этап  хранения информации может быть представлен  на следующих уровнях:

     •  внешнем;

     •  концептуальном, (логическом);

     •  внутреннем;

     •  физическом. [1; 45]

     Внешний уровень отражает содержательность информации и представляет способы (виды) представления данных пользователю в ходе реализации их хранения.

     Концептуальный  уровень определяет порядок организации  информационных массивов и способы хранения информации (файлы, массивы, распределенное хранение, сосредоточенное и др.).

     Внутренний  уровень представляет организацию  хранения информационных массивов в  системе ее обработки и определяется разработчиком.

     Физический  уровень хранения означает реализацию хранения информации на конкретных физических носителях.

     Способы организации хранения информации связаны  с ее поиском – операцией, предполагающей извлечение хранимой информации.

     Хранение  и поиск информации являются не только операциями над ней, но и предполагают использование методов осуществления этих операций. Информация запоминается так, чтобы ее можно было отыскать для дальнейшего использования. Возможность поиска закладывается во время организации процесса запоминания. Для этого используют методы маркирования запоминаемой информации, обеспечивающие поиск и последующий доступ к ней. Эти методы применяются для работы с файлами, графическими базами данных и т.д.

     Маркер  – метка на носителе информации, обозначающая начало или конец данных либо их части (блока).

     В современных носителях информации используются маркеры:

     •  адреса (адресный маркер) – код или  физическая метка на дорожке диска, указывающие на начало адреса сектора;

     •  группы – маркер, указывающий начало или конец группы данных;

     •  дорожки (начала оборота) – отверстие  на нижнем диске пакета магнитных  дисков, указывающие физическое начало каждой дорожки пакета.

     •  защиты – прямоугольный вырез  на носителе (картонном пакете, конверте, магнитном диске), разрешающий выполнение любых операций над данными: запись, чтение, обновление, удаление и др.;

     •  конца файла – метка, используемая для указания окончания считывания последней записи файла; [1; 46]

     •  ленты (ленточный маркер) – управляющая  запись или физическая метка на магнитной ленте, обозначающая признак начала или конца блока данных или файла;

     •  сегмента – специальная метка, записываемая на магнитной ленте для отделения  одного сегмента набора данных от другого  сегмента.

     Хранение  информации в ЭВМ связано как  с процессом ее арифметической обработки, так и с принципами организации информационных массивов, поиска, обновления, представления информации и др.

     Важным  этапом автоматизированного этапа  хранения является организация информационных массивов.

     Массив  – упорядоченное множество данных.

     Информационный  массив – система хранения информации, включающая представление данных и  связей между ними, т.е. принципы их организации.

     Хранение  информации осуществляется на специальных  носителях. Исторически наиболее распространенным носителем информации была бумага, которая, однако, непригодна в обычных (не специальных) условиях для длительного хранения информации. Для ЭВТ по материалу изготовления различают следующие машинные носители: бумажные, металлические, пластмассовые, комбинированные и др.

     По  принципу воздействия и возможности  изменения структуры выделяют магнитные, полупроводниковые, диэлектрические, перфорационные, оптические и др.

     По  методу считывания различают контактные, магнитные, электрические, оптические. Особое значение при построении информационного обеспечения имеют характеристики доступа к информации, записанной на носителе. Выделяют носители прямого и последовательного доступа. Пригодность носителя для хранения информации оценивается следующими параметрами: временем доступа, емкостью памяти и плотностью записи.

     Таким образом, можно заключить, что хранение информации представляет процесс передачи информации во времени, связанный с  обеспечением неизменности состояния  материального носителя.[1;47]

3. Способы хранения информации

     Рассмотрим  основные способы хранения информации, которые применяются в наше время, не затрагивая пока систем электронного архива.

     Хранение  в бумажном виде

     Способ  хранения информации в бумажном виде — самый распространенный. Причина  этого, прежде всего, в том, что из всех описываемых способов он «самый старый». Глупо было бы описывать то, что всем знакомо с детства. Просто перечислим преимущества и недостатки. Основным преимуществом является «наглядность и привычность». Действительно, никто не станет возражать, что работать с книгой или листом бумаги удобно. Отсутствует всякое дополнительное оборудование между Вами и носителем информации. Все воспринимают Ваши зрение и мозг. Для «корректировки» бумаги достаточно лишь наличие карандаша или ручки. [4]

     Недостатки  же данного способа заключаются  в большом физическом объеме архива. Бумага имеет свойства выцветать, протираться  от многократных прикосновений, рваться. Информация на поврежденных бумажных носителях может быть частично или  полностью утеряна. Учет информации бумажного архива при помощи книг или карточек тоже довольно громоздок, не говоря о поиске необходимой книги, документа. Довольно громоздким является процесс извлечения наконец-то найденного из шкафов и полок. Тиражировать информацию бумажных носителей достаточно неудобно.

     С перечисленными недостатками существуют определенные «способы борьбы». Для уменьшения объема бумажных масс, например, успешно применяются стеллажи специальной конструкции, перемещающиеся на рельсах. В «сложенном виде» такой стеллаж занимает гораздо меньший объем (за счет отсутствия проходов между полками).

     Для хранения особо ценной информации на бумаге можно создать систему  микроклимата.

     Для тиражирования документации бумажных носителей применяют копировальные  аппараты. Пионером в их разработке и производстве является небезызвестная фирма Xerox, благодаря которой и возник термин «ксерокопия». Для копирования сшитых документов, книг достаточно эффективно применение копиров Minolta. При копировании «с бумаги на бумагу» объем «бумажных масс» растет. При всем уважении к данной технологии, отметим: если качество подлинника низкое и часть информации уже потеряна, то на копии это повторится. Улучшение качества таких копий без использования информационных технологий невозможно.

     Сделать более удобным учет «на бумаге», упростить процесс быстрого доступа к информации, создать эффективную систему тиражирования (копирования) с возможностью повышения качества и даже восстановления информации (в пределах разумного) уже невозможно.

     Микрофильмирование [4]

     Микрофильм  имеет ряд преимуществ перед  традиционным «бумажным» носителем. Применение микрофильмирования позволяет иметь значительно меньший «физический» объем носителя. В «шпионских» фильмах 50-х — 60-х годов часто одним из трюков сюжета являлась передача злодеями микропленки, несущей объемную и важную информацию. Действительно, в те годы кибернетика в Советских энциклопедических изданиях трактовалась как «лженаука». Более «компактного» носителя информации, чем микрофильм не существовало. Технология микрофильмирования получила серьезное развитие.

     Основным  преимуществом технологии микрофильмирования по сравнению с хранением информации на бумаге, является снижение «физического» объема архива. Для просмотра и тиражирования микрофильмов требуется специальное оборудование. Далеко не всегда целесообразно оборудовать рабочее место пользователя архива ставшим привычным компьютером и, например, устройством для просмотра микрофильмов. Как выяснилось, микрофильмы подвержены «уксусному синдрому». Такое название получили необратимые химические процессы, происходящие в настоящее время с микрофильмами 60-х годов. Эти процессы ведут к частичной или полной потере информации. Название «синдрома» произошло от запаха уксуса, сопровождающего процесс разложения материала.

     Прочими недостатками микрофильмирования является, опять же, отсутствие системы быстрого поиска и быстрого тиражирования  информации. Система учета архива на микрофильмах мало чем отличается от системы учета «бумажного» архива. Предпринимались и предпринимаются попытки «борьбы» с этими недостатками. Все они ведут, опять же, к использованию информационных технологий и к созданию систем электронного архива. Например, целесообразнее организовать систему учета с использованием СУБД, а подверженные необратимым процессам микрофильмы не «переснимать», а переводить в электронный вид специальными сканерами. Далее можно осуществлять необходимую работу по восстановлению информации на электронных изображениях. Появляется возможность разграничения по правам пользователей, внесения изменений в создаваемые версии документов и их быстрого тиражирования. [4]

     Свет  далёких звёзд добирается до нас  годы, века, тысячелетия… Свойства света  от звезды несут  информацию  о  ней. Пока свет летит, он хранит о ней  информацию , но это очень ненадежный  способ   хранения . Стоит только свету попасть в телескоп или просто в глаз человеку, хуже — просто встретить случайную преграду, так тут же  информация  о звезде преобразуется в другой вид, да в такой, что никакими ухищрениями нам её преобразовать к понятному представлению не удастся. После получения  информации  её нужно где-то хранить.

     Один  способ   хранения   информации  — человеческий мозг. Человек, что-то услышал, что-то увидел, что-то почувствовал и  информация тут же сохранилась у него в мозгу. Потом все, что он запомнил, он рассказывал своим детям и внукам, так хранились легенды и предания.

     Наскальные  рисунки это тоже  способ   хранения   информации , достаточно трудоемкий, но зато очень надежный.

     Очень долго бумага была практически главным  способом   хранения   информации . И только за последние два века человечество изобрело целую кучу  способов   хранения   информации .

     На  виниловых пластинах записывается звук, на целлулоидной пленке хранятся фотографии и фильмы. Магнитную ленту в аудиокассетах используют для хранения и звука и в видеокассетах хранятся фильмы. Магнитные диски различных размеров и плотности (дискеты, жесткие диски), магнитооптические диски, оптические диски (CD, DVD) используются для хранения различных видов информации (текстов, фильмов, музыки, результатов экспериментов, математических расчетов и т.п).

4. База данных. Понятие

     Базу  данных (БД) можно определить как  унифицированную совокупность данных, совместно используемую различными задачами в рамках некоторой единой автоматизированной информационной системы (ИС).

     Теория  управления базами данных как самостоятельная  дисциплина начала развиваться приблизительно с начала 50-х годов двадцатого столетия. За это время в ней  сложилась определенная система фундаментальных понятий. Приведем некоторые из них.

     Предметной  областью принято называть часть  реального мира, подлежащую изучению с целью организации управления в этой сфере и последующей  автоматизации процесса управления. В рамках данной книги для нас в первую очередь представляют интерес предметные области, так или иначе связанные со сферой экономики и финансов.

     Объектом  называется элемент информационной системы, сведения о котором хранятся в базе данных. Иногда объект также  называют сущностью.

     Классом объектов называют их совокупность, обладающую одинаковым набором свойств. [1; 104c]

     Атрибут — это информационное отображение  свойств объекта. Каждый объект Ключевым элементом данных называются такой  атрибут (или группа атрибутов), который  позволяет определить значения других элементов данных.

     Запись  данных — это совокупность значений связанных элементов данных.

     Первичный ключ — это атрибут (или группа атрибутов), который уникальным образом  идентифицируют каждый экземпляр объекта (запись). Вторичным ключом называется атрибут (или группа атрибутов), значение которого может повторяться для нескольких записей (экземпляров объекта). Прежде всего, вторичные ключи используются в операциях поиска записей.                 

• Процедуры хранения данных в базе должны подчиняться некоторым общим принципам, среди которых в первую очередь следует выделить:
• целостность и непротиворечивость данных, под которыми понимается как физическая сохранность данных, так и предотвращение неверного использования данных, поддержка допустимых сочетаний их значений, защита от струк­турных искажений и несанкционированного доступа;
• минимальная избыточность данных обозначает, что любой элемент данных должен храниться в базе в единственном виде, что позволяет избежать необходимости дублирования операций, производимых с ним. [1; 105c]

     Ученые  И. Семакин и С.В. Симонович считают, что база данных – это организованная структура, предназначенная для хранения информации. В современных базах данных хранятся не только данные, но и информация. [2]; [3].

     Например:

• База данных книжного фонда библиотеки;
• База данных кадрового состава учреждения;
• База данных законодательных актов в области уголовного права;
• База данных современной эстрадной песни.

     Это утверждение легко пояснить, если, например, рассмотреть базу данных крупного банка. В ней есть все необходимые сведения о клиентах, об их адресах, кредитной истории, состояние расчетных счетов, финансовых операциях и т.д. Доступ к этой базе данных имеется у достаточно большого количества сотрудников банка, но среди них вряд ли найдется такое лицо, которое имеет доступ ко всей базе полностью и при этом способно единолично вносить в нее произвольные изменения. Кроме данных, база содержит методы и средства, позволяющие каждому из сотрудников оперировать только с теми данными, которые входят в его компетенцию. В результате взаимодействия данных, содержащихся в базе, с методами, доступными конкретным сотрудникам, образуется информация, которую они потребляют и на основании которой в пределах собственной компетенции производят ввод и редактирование данных.

     Конечно, вся эта информация может храниться  и на бумаге (например, книжный каталог  библиотеки). Но современным средством  хранения и обработки баз данных является, безусловно, компьютер.

     Базы  данных бывают фактографическими и документальными.

     В фактографических базах данных содержатся краткие сведения об описываемых  объектах, представленные в строго определенном формате.

     Документальная  база данных содержит обширную информацию самого разного типа: текстовую, графическую, звуковую, мультимедийную.

     Для хранения баз данных может использоваться как один компьютер, так и множество  взаимосвязанных компьютеров.

     Если  различные части одной базы данных хранятся на множестве компьютеров, объединенных между собой сетью, то такая база данных называется распределенной базой данных. [2; 134c]

     Базы  данных – это тоже файлы, но работа с ними отличается от работы с файлами  других типов, создаваемых прочими  приложениями. Выше мы видели, что всю  работу по обслуживанию файловой структуры  берет на себя операционная система. Для базы данных предъявляются особые требования с точки зрения безопасности, поэтому в них реализован другой подход к сохранению данных.

     Базы  данных – это особые структуры. Информация, которая в них содержится, очень  часто имеет общественную ценность. Нередко с одной и той же базой работают тысячи людей по всей стране. От информации, которая содержится в некоторых базах, может зависеть благополучие множества людей. Поэтому целостность содержимого базы не может и не должна зависеть ни от конкретных действий некоего пользователя, забывшего сохранить файлы перед выключением компьютера, ни от перебоев в электросети. [3];

     Программное обеспечение, осуществляющее операции над базами данных, получило название СУБД — система управления базами данных.

     1.5 Системы управления базами данных (СУБД)

     С понятием базы данных тесно связано  понятие системы управления базой  данных. Это комплекс программных  средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнение ее содержимым, редактирование содержимого и визуализации информации. Под визуализацией информации базы понимается отбор отображаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устройства вывода или передачи по каналам связи.

       В мире существует множество систем управления базами данных. Несмотря на то что они могут по-разному работать с разными объектами и предоставляют пользователю различные функции и средства, большинство СУБД опираются на единый устоявшийся комплекс основных понятий. Это дает нам возможность рассмотреть одну систему и обобщить ее понятия, приемы и методы на весь класс СУБД. В качестве такого учебного объекта мы выберем СУБД Microsoft Access, входящую в пакет Microsoft Office.

       Язык описания данных (ЯОД) –  Средства описания данных в БД и связей между ними. Средствами этого языка описывается структура БД, форматы записей, пароли, защищающие данные. [3; 254]

       Язык манипулирования данными  (ЯМД) – язык для выполнения  операций над данными, позволяющий  менять их строение.

       Для различных СУБД реализация  этих уровней языков может  быть различной. В одних случаях  ЯОД и ЯМД требует составления  пользователем программы полностью  “вручную”, в других (что отражает  современную тенденцию) в СУБД  присутствует средства визуальной (зримой, наглядной) разработки программ. Для этого в современных СУБД имеются редакторы экранных форм, отчетов. “Кирпичиками” (инструментами) таких редакторов являются поля различных видов (поля ввода, поля вывода, вычисляемые поля), процедуры обработки различных типов (формы ввода, таблицы, отчеты, запросы). На основании созданных пользователем объектов программы – генераторы формируют программный код на языке конкретной машины или на промежуточном языке.