Лассификация информационных систем

Классификация информационных систем

Под информационной системой будем понимать автоматизированную систему коллективного  пользования, состоящую из двух и  более процессоров обработки  данных или ЭВМ и обеспечивающую независимый и одновременный  доступ к своим ресурсам многим пользователям  и предназначенную для организации, хранения, пополнения, поддержки и  представления пользователям информации в соответствии с их запросами. Анализ систем обработки данных и изучение их возможностей позволили классифицировать информационные системы по следующим  признакам:

• методу управления;
• принадлежности;
• режиму работы;
• принципу организации работы;
• структуре;
• способу распределения вычислительных ресурсов;
• типу вычислительной среды;
• количеству ЭВМ;
• производительности;
• функциональному признаку.

По методу управления информационные системы делятся на:

• централизованные;
• децентрализованные;
• смешанные.

Централизованными являются информационные системы, в которых все функции управления техническими средствами информационной системы выполняет одна из ЭВМ.

В децентрализованных функции управления распределены между ЭВМ, входящими в информационную систему. При этом каждая ЭВМ работает автономно и выполняет все необходимые функции по управлению вычислительным процессом, обработкой данных и в случае необходимости по передаче информации или задания другой ЭВМ. Машина сама инициирует такую передачу и управляет ею. Примером таких информационных систем являются сети ЭВМ.

Смешанными являются информационные системы, в которых часть функций управления выполняет главная ЭВМ, а часть распределяется между другими компонентами информационной системы. Такой способ управления часто используется в локальных сетях ЭВМ, где планирование и контроль работы сети, сбор и анализ статистики о ее функционировании берет на себя центр управления сетью (ЦУС), а управление передачей информации между узлами сети, контроль ошибок передачи, управление локальной обработкой данных осуществляется каждой ЭВМ автономно.

По принадлежности информационные системы делятся на:

• ведомственные;
• территориальные.

Ведомственные создаются для обработки данных в интересах отдельного предприятия, организации, министерства. Основной недостаток таких информационных систем – низкая загрузка ЭВМ. Кроме того, создание ведомственной информационной системы приводит к рассредоточению кадров программистов и специалистов по обслуживанию вычислительной техники, к дублированию работ и высокой стоимости обработки данных.

Территориальная информационные системы обеспечивает доступ многих, в том числе и удаленных, абонентов заданного района к ресурсам информационной системы вне зависимости от их ведомственной принадлежности. Примерами являются вычислительные центры (ВЦ) коллективного пользования (ВЦКП) и кустовые ВЦ (КВЦ).

Достоинства территориальных информационных систем по сравнению с ведомственными:

• более высокая загрузка ЭВМ и более низкая (на 20 – 40%) себестоимость обработки информации;
• возможность создания у абонентов ВЦКП автоматизированных систем управления производством на базе недорогих малых ЭВМ; абонентских пунктов, подключенных к ВЦКП через каналы связи;
• сосредоточение специалистов высокой квалификации (математиков, программистов, инженеров по электронике) на ВЦКП и оказание абонентам консультаций по всем вопросам использования вычислительной техники и проектирования АСУ.

По режиму работы различают следующие информационные системы:

• диалоговый;
• «запрос-ответ»;
• пакетный;
• режим реального времени.

Работа  в диалоговом режиме ведется сеансами. Пользователю на все это время отводятся определенные машинные ресурсы процессора, памяти и другие, предоставляется возможность непрерывно воздействовать на процесс обработки задач.

В режиме «запрос-ответ» система настраивается на работу с пользователем только при получении от него запроса, не поддерживая с ним связи в остальное время для выдачи ответа. Всю необходимую информацию о пользователе (имя, координаты его местонахождения и др.) система получает в виде параметров запроса. Ответ пользователь получает через интервал времени, который во многом зависит от приоритета запроса и реальных затрат на его выполнение. Местная и удаленная пакетная обработка с точки зрения ЭВМ является частным случаем режима «запрос-ответ». Введенное в систему задание пакетной обработки операционная система ЭВМ рассматривает как один запрос с достаточно низким приоритетом и большим объемом вычислений.

Информационная  система в рамках диалога должна обеспечивать требуемое время ответа на запрос, в частности, обеспечивать выполнение коротких запросов по редактированию данных, получению справок за 2-5с. Время выполнения более емких запросов в современных информационных системах прямо пропорционально производительности ЭВМ, приоритету запроса и объему операций, требуемых для его выполнения. Непосредственное взаимодействие пользователя с информационной системой одновременно в режимах диалога и «запрос-ответ» обеспечивает как высокую эффективность использования информационной системы, так и максимальную эффективность работы пользователя.

В ночное время часто используют только пакетный режим. Все задания, поступающие в информационную систему, группируются в пакеты и затем по мере освобождения ресурсов памяти, процессора запускаются в ЭВМ на обработку. При пакетном режиме обработки данные в системе накапливаются до тех пор, пока не наступит заданный момент времени или объем данных не превысит некоторый предел. Затем имеющаяся информация обрабатывается несколькими последовательно запускаемыми программами. Пакетный режим обработки данных имеет ряд недостатков. Так, потребитель информации обособлен от процесса ее обработки, что в некоторых ситуациях вызывает у него сомнения в правильности исходных данных и результатов, применяемых алгоритмов. Пакетная система снижает также оперативность принятия решений на управляемом объекте.

При работе информационной системы в режиме реального времени темп инициирования задач и время получения результатов вычислений регламентируются динамическими свойствами управляемого объекта (технологической установки, подвижного объекта). Это означает, что на время решения задач управления налагаются ограничения, определяющие предельное допустимое время ответа для задач.

По принципу организации работы различают:

• информационные системы локальной обработки;
• информационные системы телеобработки;
• информационные системы распределенной обработки.

В информационной системе локальной обработки отсутствует аппаратура передачи данных для связи между отдельными ЭВМ и ЭВМ с терминалами.

К информационной системе с телеобработкой относятся вычислительные системы с терминальной сетью или сетью абонентских пунктов, взаимодействующих с ЭВМ через каналы связи. В таких системах пространственный фактор отражается на методах управления информационной системой и времени обработки данных. Все управление абонентской сетью централизовано и осуществляется с помощью центральной ЭВМ системы. Системы с телеобработкой обеспечивают дистанционное коллективное использование ресурсов ЭВМ.

В настоящее  время осуществляется переход от системной телеобработки к сетевой  телеобработке и сетям ЭВМ  с территориально распределенными  вычислительными, информационными  и связными ресурсами. Информационные системы, использующие сетевую телеобработку или построенные в виде сети ЭВМ, называются распределенными.

По структурному принципу ИВС делятся на:

• вычислительные центры;
• иерархические системы;
• сети ЭВМ.

Вычислительный  центр – это информационная система, состоящая из нескольких ЭВМ, сосредоточенных в одном месте и объединенных организационно и методологически. Под методологическим объединением понимается совокупность следующих факторов: единый принцип управления вычислительными средствами на ВЦ, обмен информацией между ЭВМ на ВЦ, возможность резервирования одного технического средства другим (ЭВМ, ВЗУ, периферийные устройства).

Иерархические информационные системы – это ВЦ с развитой терминальной сетью, сетью персональных ЭВМ и средствами телеобработки данных. Иерархическое построение системы позволяет повышать эффективность ее функционирования и производительность за счет функциональной специализации ЭВМ и более полной их загрузки.

Сеть  ЭВМ представляет собой информационную систему, состоящую из двух или нескольких удаленных друг от друга ЭВМ или вычислительных центров, взаимодействующих с помощью каналов связи. Принято разделять сети ЭВМ на:

• систему обработки данных;
• систему передачи данных.

Система обработки данных – это совокупность ЭВМ, абонентских пунктов, операционной системы сети, функционального программного обеспечения, предназначенных для решения задач абонентов сети.

Система передачи данных – это совокупность каналов связи, центров коммутации, процессоров телеобработки, мультиплексоров передачи данных и программных средств установления и осуществления связи.

По способу распределения вычислительных ресурсов выделяются:

• локальные информационные системы;
• распределенные информационные системы.

Локальная система использует одну ЭВМ, а в распределенной системе организуется взаимодействие нескольких ЭВМ, соединенных между собой каналами связи. Распределенная система представляет собой объединение информационных систем, выполняющих собственные, не зависимые друг от друга функции, с целью коллективного использования информационных фондов и вычислительных ресурсов этих систем. Отдельные информационные системы, как правило, территориально удалены друг от друга.

По типу вычислительной среды информационную систему можно разделить на:   – однородные ИВС;

• неоднородные ИВС.

К однородным относятся информационные системы, в которых все ЭВМ, входящие в состав, являются однотипными.

К неоднородным относятся информационные системы, в состав которых входят ЭВМ различных типов, серий, систем.

По количеству ЭВМ различают:

• одномашинные ИВС;
• многомашинные ИВС.

Как правило, создание информационной системы  начинается с установки одной  ЭВМ. Такой подход целесообразен, так  как при этом требуется меньший  расход на вычислительную технику, небольшой  обслуживающий персонал, простая  организация вычислительного процесса. Переход к многомашинным информационным системам обусловлен следующими основными  факторами:

• необходимостью обеспечить последовательное увеличение мощности информационной системы;
• повышением требований к надежности работы информационной системы и необходимостью организации резервирования оборудования;
• обеспечением специализации отдельных ЭВМ на выполнение определенных функций в составе информационной системы (связная, для организации банка данных, диспетчерская и т.п.).

Естественно, что многомашинные информационные системы требуют больших капитальных  и эксплуатационных затрат, чем одномашинные, и имеют более сложное программное  обеспечение.

Классификация информационных систем по производительности довольно сложна, поскольку нет четких показателей, разделяющих информационные системы по этим признакам. Принято считать, что информационные системы, быстродействие которых:

• менее 1 млн.опер./с, являются малыми;
• от 1 млн. до 10 млн.опер./с – средними;
• от 10 млн. до 100 млн.опер./с – большими;
• свыше 100 млн.опер./с – сверхбольшими.

Однако, учитывая развитие человеко-машинной работы информационной системы, можно  считать, что информационная система, одновременно обслуживающая:

• менее 10 терминалов (пользователей), является малой;
• от 10 до 100 терминалов – средней;
• от 100 до 1000 терминалов – большой;
• свыше 1000 терминалов – сверхбольшой.

По функциональному признаку информационные системы целесообразно разделить на две основные группы:

• системы информационного обеспечения;
• системы, имеющие самостоятельное целевое назначение и область применения.

Системы (или подсистемы) информационного  обеспечения входят в состав любой АСУ. Они являются важнейшими компонентами систем интегральной автоматизации производственных систем, систем автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированных систем научных исследований, АСУП. К таким системам относятся:

1. системы обработки данных (СОД);
2. автоматизированные системы управления (АСУ).

Информационная система, дополненная  прикладными программами различного назначения, образует систему обработки данных – СОД. Для прикладных программ СОД характерно наличие математических соотношений, которые позволяют вычислять значения элементов выходной информации по известным значениям входной информации без применения методов оптимизации процессов управления экономическим объектом.

СОД производит информационное обслуживание специалистов органа управления объектом, принимающих управленческие решения. Решение, принятое на основе предоставляемой  информации, передается на управляемый  объект, минуя СОД.

Можно трактовать СОД как систему, которая  преобразует поток входной информации в поток выходной информации. Фактически используются следующие потоки информации:

• входная информация, которая поступает от управляемого объекта и из внешнего окружения (от других предприятий);
• необрабатываемая информация, т.е. часть входной информации, которая непосредственно передается органу управления, минуя обработку;
• выходная информация, т.е. информация, обработанная системой и предоставляемая органу управления и внешнему окружению;
• промежуточная информация, т.е. часть выходной информации, которая необходима СОД для выполнения расчетов в последующие периоды времени.

Если СОД способна выполнять  выбор управленческих решений (автономно  или с участием специалистов), то она становится автоматизированной системой управления – АСУ. Принятие решений системой может производиться на основе экономико-математических методов либо путем моделирования действий специалиста по принятию управленческого решения. Прикладные программы АСУ, формирующие управленческое решение, используют экономико-математические методы для выбора оптимальных решений. Исходные данные для оптимизационной задачи рассчитываются в режиме системы обработки данных. Моделирование принятия решений специалистом реализуется в так называемых экспертных системах, которые построены на принципах искусственного интеллекта и баз знаний.

К числу информационных систем, имеющих самостоятельное значение, относятся такие классы информационных систем, как:

1. информационно-управляющие системы (ИУС);
2. информационно-поисковые системы (ИПС);
3. информационно-справочные системы (ИСС).

Информационно-управляющие системы – это совокупность средств, методов, исполнителей, обеспечивающих необходимой и достаточной информацией реализацию всех мероприятий процесса управления. ИУС является интегрированной отчетной системой, специально предназначенной для помощи руководителям в планировании, осуществлении и контроле деятельности своего учреждения.

Основными составляющими ИУС являются:

1. персонал, участвующий в функционировании ИУС (т.е. сборе, обработке, анализе, своевременном информировании и т.д.);
2. информационные ресурсы – конкретное содержание информации, которая используется в управленческой деятельности;
3. материальные ресурсы – носители информации, технические средства сбора, обработки, хранения, передачи информации;
4. каналы циркуляции информации – конкретные уровни коммуникации, предназначенные для постоянного пополнения и востребования информации.

В существующей практике управления используются два  основных вида ИУС:

• MIS (Manager Infonnation System) системы – в нужный момент времени в наиболее удобной форме представляют руководителю необходимую информацию о прошлом, настоящем и будущем управляемой системы.
• DSS(Decision Support System} системы – ориентированы на интеллектуальное обеспечение процесса принятия управленческого решения и ставят своей целью поддержку данного процесса.

Основными компонентами технологии проектирования ИУС в образовательных учреждениях  являются:

1. выявление структуры существующих коммуникационных каналов;
2. выявление сложившихся информационных потоков и узлов;
3. выявление информационных потребностей руководителей и основных субъектов образовательного процесса;
4. конгломерация информационных потребностей потоков и узлов с целью оптимизации и устранения дублирования;
5. дополнение исследованной структуры новыми необходимыми информационными каналами;
6. приведение в соответствие теоретически спроектированной системы с материально техническими возможностями образовательного учреждения.

Информационно-поисковые и информационно-справочные системы предназначены для хранения и представления пользователю информации (данных, фактографических записей, текстов, документов и т.п.) в соответствии с некоторыми формально задаваемыми характеристиками. Для ИПС и ИСС характерны два основных этапа функционирования: сбор и хранение информации; поиск и выдача информации пользователю. Движение информации в таких системах осуществляется по замкнутому контуру от источника к потребителю информации. При этом ИПС или ИСС выступают лишь как средство ускорения поиска необходимых данных.

Информационно-поисковые  системы (ИПС) предназначены для отыскания в каком-то множестве документов тех, которые посвящены указанной в информационном запросе теме или содержат необходимые сведения. Информационно-поисковые системы не предусматривают завершающей обработки информации.

  Под индексированием понимается  процесс, состоящий из двух  этапов:

• определение тем, которые отражаются в данном документе;
• выражение этих тем на языке, принятом в информационно-поисковой системе, и запись в виде поисковых образов, которые связываются с документом.

Для того чтобы при помощи ИПС можно  было отыскать документы, соответствующие  некоторому информационному запросу, сам запрос также должен быть заиндексирован. Процесс поиска осуществляется путем  сопоставления поисковых образов  документов с поисковым образом  запроса. При полном или частичном  совпадении образов документ считается  соответствующим запросу и выдается пользователю.

Соответствие  текста (документа, фактографической записи) фактической информационной потребности  называется пертинентностью, а соответствие одного текста другому – релевантностью. При поиске различают смысловую и формальную релевантность.

Смысловая релевантность определяется смысловым  соответствием текстов, формальная – соответствием поисковых признаков. В связи с этим различают критерий смыслового соответствия и критерий формального соответствия. Первый устанавливает смысловое соответствие между сведениями, содержащимися в документе и запросе, второй определяет совокупность признаков, согласно которым ИПС осуществляет формальный отбор документов в результате сравнения поисковых образов документов и запросов.

Информационно-поисковые  системы различаются между собой  по многим признакам, но при решении  задач сбора, хранения и выдачи информации все они должны выполнять следующие  операции:

• анализ важности документов и их отбор;
• создание поискового образа документов (ПОД);
• запись документов и поисковых образов документов на принятые в ИПС носители;
• хранение документов и их поисковых образов;
• выдачу документов потребителям.

Информационно-поисковые  системы с известной степенью условности можно классифицировать по следующим основным аспектам:

• роду выполняемых функций;
• режиму поиска;
• типу информационно-поискового языка (ИПЯ);
• типу критерия соответствия (КрС);
• степени автоматизации.

По  роду выполняемых функций ИПС делятся на:

• документальные;
• фактографические;
• логические;
• комплексные.

Документальными ИПС называют информационно-поисковые системы, в которых реализуется поиск в информационном фонде ИПС документов или текстов в соответствии с полученным запросом с последующим предоставлением пользователю этих документов или их копий. Вся обработка полученной информации в документальных ИПС осуществляется самим пользователем. В зависимости от того, по каким хранимым документам или по их описаниям (вторичным документам) осуществляется поиск, документальные ИПС часто делят на:

• системы с библиотечным поиском;
• системы с библиографическим поиском.

В первом случае поиск ведется в информационном фонде, содержащем первичные документы, во втором – в информационном фонде вторичных документов. Заметим, что наибольшее практическое значение имеют документальные ИПС, поиск в которых организован по двум контурам:

• библиографическому, с определением основных характеристик первичного документа и предоставлением пользователю возможности оценить, может ли данный документ удовлетворить его информационные потребности;
• библиотечному, когда в информационном фонде осуществляется нахождение требуемого документа с последующей его (или копии) выдачей пользователю.

Под описанием документа или  вторичным документом понимается некоторая совокупность данных, представленных в некоторой заданной форме, позволяющая охарактеризовать первичный (исходный) документ с точки зрения его содержания, местонахождения и т. п. Например, реферат статьи, опубликованный в реферативном сборнике, является вторичным документом, позволяющим найти эту статью.

Фактографические ИПС реализуют поиск и выдачу фактов, текстов, документов, содержащих сведения, которые могут удовлетворить поступивший запрос пользователя. В этом случае осуществляется поиск не какого-то конкретного документа, а всей совокупности сведений по данному запросу, хранящихся в информационном фонде ИПС или ИСС. Отметим, что основным отличием фактографических информационно-поисковых систем от документальных является то, что эти системы выдают пользователю не какой-либо ранее введенный документ, а уже в той или иной степени обработанную информацию.

В зависимости от того, как в  фактографической ИПС реализована подобная обработка информации, различают три поколения таких систем.

1. ИС первого поколения обеспечивают накопление и поиск информации по одному типу объектов и реализуют один тип запросов при использовании для фактографического описания данных фиксированного формата.
2. В фактографических системах второго поколения возможен уже выбор типа запроса из представленного набора. Отображаемые объекты могут принадлежать к различным классам, формат фактографического описания задается для класса объектов.
3. В фактографических ИПС третьего поколения, которые являются, по сути дела, разновидностью интеллектуальных диалоговых систем, реализуется поиск информации по нерегламентированному перечню запросов, поисковый образ задается пользователем в произвольной форме, предусматриваются операции синтеза информации для удовлетворения запросов пользователей, имеется специальный аппарат анализа вновь вводимой информации на смысловую и формальную релевантности хранящимся в информационном фонде данным.

Достигнутые в течение последнего десятилетия  результаты развития средств вычислительной техники, методов проектирования программного и информационного обеспечения систем автоматизации различного уровня и назначения способствовали существенному пересмотру принятых ранее подходов к созданию информационных систем, и, прежде всего, к созданию новой информационной технологии, основными принципами которой являются:

1. Обеспечение общения конечного пользователя (исследователя, проектировщика, конструктора, технолога, оператора ИПК и ГАП, плановика) с системой автоматизации на профессионально-ограниченном естественном языке, представление входной и результирующей информации в привычной и удобной пользователю форме.
2. Обеспечение возможности решения задач планирования, управления, проектирования, подготовки производства и научных исследований по их постановкам и  исходным данным независимо от сложности и наличия формальных математических моделей этих задач.
3. Создание конечному пользователю таких условий работы, при которых он осуществляет процессы управления, планирования, проектирования и поиска новых решений в режиме активного, расширяющегося диалога с ЭВМ, оперируя понятиями своей предметной области, используя профессиональный опыт и навыки и принимая решения одновременно по множеству критериев, часть из которых не описана формально и не имеет количественного выражения.