Различные аспекты понятие архитектуры ис. Open Library - открытая библиотека учебной информации

Эффективность функционирования ИС во многом зависит от её архитектуры.

Архитектура ИС – концепция, определяющая модель, структуру, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов информационной системы.

По-простому,архитектура ИС – абстрактное понятие, определяющее из каких составных частей (элементов, компонент) состоит приложение и как эти части между собой взаимодействуют. Под составными частями приложения обычно понимаются программы или программные модули, выполняющие отдельные, относительно изолированные задачи.

Программный интерфейс или API (Application Programming Interface) определяет способ взаимодействия составных частей (компонент) приложения. Программные интерфейсы бывают разной природы(типа): экспортируемые функции DLL, публичные классы пакета/сборки, COM, EJB, CORBA, SOAP и т.д., разрабатываются под конкретную задачу, тяготеют к унификации и стандартизации.

АИС включает три группы функций, ориентированных на решение различных подзадач (рис. 1.1):

1. функции ввода и отображения данных (обеспечивают взаимодействие с пользователем);

2. прикладные функции, характерные для данной предметной области;

3. функции управления ресурсами (файловой системой, БД и т.д.).

Выполнение этих функций в основном обеспечивается программными средствами, которые можно представить в виде взаимосвязанных компонентов (рис.1.1.).

Рисунок 1.1 - Компоненты сетевого приложения

Пользовательский интерфейс (средства представления данных Presentation Services (PS), логика представления Presentation Logic (PL)) – обеспечивает просмотр и редактирование данных, а также управление данными и приложением в целом (нажатие кнопок, движение мыши, прорисовка изображения, вывод результатов поиска и т.д.).

Бизнес логика (прикладная логика Business or Application Logic (BL), логика данных Data Logic (DL)) – правила, алгоритмы реакции приложения на действия пользователя или на внутренние события, правила обработки данных.

Управление данными (средства управления БД Data Services (DS), средства управления файлами File Services (FS))– включает:

Механизм получения и отправки данных, обеспечивает соединение с источником данных (часто опосредованно). Он должен "знать", куда ему обращаться и какой протокол обмена использовать для обеспечения двунаправленного потока данных;

Механизм внутреннего представления данных является ядром приложения баз данных, обеспечивает хранение полученных данных в приложении и предоставляет их по запросу других частей приложения.

Автономная система (компьютер, не подключенный к сети) представляет все эти компоненты как на различных уровнях (ОС, служебное ПО и утилиты, прикладное ПО), так и на уровне приложений (не характерно для современных программ). Так же и сеть - она представляет все эти компоненты, но, в общем случае, распределенные между узлами. Задача сводится к обеспечению сетевого взаимодействия между этими компонентами.

Архитектура АИС определяет распределение компонентов между звеньями (tiers) сетевого приложения.

В настоящее время перспективной является архитектура клиент-сервер .

Сервером определенного ресурса в компьютерной сети называется компьютер (программа), управляющий этим ресурсом, клиентом - компьютер (программа), использующий этот ресурс. В качестве ресурса компьютерной сети могут выступать, к примеру, базы данных, файловые системы, службы печати, почтовые службы. Тип сервера определяется видом ресурса, которым он управляет. Например, если управляемым ресурсом является база данных, то соответствующий сервер называется сервером базы данных .

Практические реализации такой архитектуры называются клиент-серверными технологиями . Каждая технология определяет собственные или использует имеющиеся правила взаимодействия между клиентом и сервером, которые называются протоколом обмена (протоколом взаимодействия) .

Технология “клиент-сервер” – это модель вычислений, предусматривающую распределение функций обработки в многопользовательской базе данных по нескольким компьютерам. Распределение выполнения функций обработки между компьютерами осуществляется с использованием протокола сервисных запросов, т.е. один компьютер “клиент” запрашивает обслуживание у другого компьютера “сервера”, который реализует обслуживание и отсылает его результаты “клиенту”.

Под автоматизированной информационной системой (АИС) понимают комплекс аппаратно-программных средств реализующих мультикомпонентную информационную систему, обеспечивающую современное управление процессами принятия решений, проектирования, производства и сбыта в режиме реального времени при транзакционной обработке данных.

Транзакция – это совокупность операций базы данных, выполнение которых не может быть прервано. Для того чтобы изменения, внесенные в БД в ходе выполнения любой из входящих в транзакцию операций, были зафиксированы в базе данных, все операции должны завершиться успешно. В результате такого воздействия на СУБД, выполняется ее перевод из одного целостного состояния в другое.

Достоинством организации АИС по архитектуре клиент-сервер является удачное сочетание централизованного хранения, обслуживания и коллективного доступа к общей корпоративной информации с индивидуальной работой пользователей над персональной информацией. Архитектура клиент-сервер допускает различные варианты реализации.

В любой сети (даже одноранговой), построенной на современных сетевых технологиях, присутствуют элементы клиент-серверного взаимодействия, чаще всего на основе двухзвенной архитектуры . Двухзвенной (two-tier, 2-tier) она называется из-за необходимости распределения трех базовых компонентов между двумя узлами (клиентом и сервером).

Двухзвенная архитектура используется в клиент-серверных системах, где сервер отвечает на клиентские запросы напрямую и в полном объеме, при этом используя только собственные ресурсы. Т.е. сервер не вызывает сторонние сетевые приложения и не обращается к сторонним ресурсам для выполнения какой-либо части запроса (рис. 1.2).

Рисунок 1.2 – Двухзвенная клиент-серверная архитектура

Расположение компонентов на стороне клиента или сервера определяет следующие основные модели их взаимодействия в рамках двухзвенной архитектуры:

- сервер терминалов - распределенное представление данных;

- файл-сервер - доступ к удаленной базе данных и файловым ресурсам;

- сервер БД - удаленное представление данных;

- сервер приложений - удаленное приложение.

Перечисленные модели с вариациями представлены на рис.1.3.

Исторически первой появилась модель распределенного представления данных (модель сервер терминалов). Она реализовывалась на универсальной ЭВМ (mainframe), выступавшей в роли сервера, с подключенными к ней алфавитно-цифровыми терминалами. Пользователи выполняли ввод данных с клавиатуры терминала, которые затем передавались на мэйнфрейм и там выполнялась их обработка, включая формирование «картинки» с результатами. Эта «картинка» и возвращалась пользователю на экран терминала.

Рисунок 1.3 - Модели клиент-серверного взаимодействия

На рис.1.2. представлена модель сервера терминалов с централизованной БД (рис.1.2 - а) и централизованной СУБД (рис.1.2 - б).

Рисунок 1.4 - Модель распределенного представления данных (модель сервер терминалов)

Достоинства:

Пользователи совместно используют дорогие ресурсы ЭВМ и дорогие периферийные устройства;

Централизация ресурсов и оборудования облегчает обслуживание и эксплуатацию вычислительной системы;

Отсутствует необходимость администрирования рабочих мест пользователей (терминальных станций);

Главный недостаток:

Пользователи полностью зависят от администратора mainframe.

С появлением персональных компьютеров и локальных сетей, была реализована модель файл-сервера , представлявшего доступ к файловым ресурсам, в том числе и к удаленной базе данных (рис.1.5). В таких ИС по запросам пользователей файлы базы данных передаются на персональные компьютеры (ПК), где и производится их обработка. Отдельный узел сети является файловым сервером, на котором размещены файлы базы данных. На клиентах выполняются приложения, в которых совмещены компонент представления (пользовательский интерфейс ) и прикладной компонент (бизнес-логика ) (СУБД и прикладная программа), использующие подключенную удаленную базу как локальный файл. Протоколы обмена при этом представляют набор низкоуровневых вызовов операций файловой системы. Недостатком такого варианта архитектуры является высокая интенсивность передачи обрабатываемых данных. Причем, зачастую передаются избыточные данные: вне зависимости от того, сколько записей из базы данных требуется пользователю, файлы базы данных передаются целиком.

Рисунок 1.5 - Структура АИС с файл-сервером

Достоинства:

Многопользовательский режим работы с данными;

Удобство централизованного управления доступом;

Низкая стоимость разработки;

Высокая скорость разработки;

Невысокая стоимость обновления и изменения ПО.

Недостатки:

Проблемы многопользовательской работы с данными;

Низкая производительность;

Плохая возможность подключения новых клиентов;

Ненадежность системы.

Распределение функциональных компонент в файл-серверной архитектуре представлено на рисунке 1.6.

Как видно из недостатков такая модель показала свою неэффективность ввиду того, что при активной работе с таблицами БД возникает большая нагрузка на сеть. Частичным решением является поддержка тиражирования (репликации) таблиц и запросов. В этом случае, например при изменении данных, обновляется не вся таблица, а только модифицированная ее часть.

С появлением специализированных СУБД появилась возможность реализации другой модели доступа к удаленной базе данных – модели сервера баз данных . В этом случае ядро СУБД функционирует на сервере, прикладная программа на клиенте, а протокол обмена обеспечивается с помощью языка SQL.

Рисунок 1.6 - Распределение функциональных компонент в архитектуре файл-сервер

Рисунок 1.7 – Репликация данных

Такой подход по сравнению с файловым сервером ведет к уменьшению загрузки сети и унификации интерфейса «клиент-сервер». При клиент-серверной архитектуре с использованием сервера баз данных обеспечивается выполнение основного объема обработки данных на сервере. Формируемые пользователем или приложением запросы поступают к серверу БД в виде инструкций языка SQL. Сервер базы данных выполняет поиск и извлечение нужных данных, которые затем передаются на компьютер пользователя.

Однако, сетевой трафик остается достаточно высоким, кроме того, по прежнему невозможно удовлетворительное администрирование приложений, поскольку в одной программе совмещаются различные функции.

Клиент-серверная архитектура с сервером БД представлена на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 - Структура АИС с сервером БД

Распределение функциональных компонент (рис.1.9) в клиент-серверной архитектуре следующее, на рабочих станциях клиентов располагается интерфейс с пользователем, операторы обращения к СУБД; на файл-сервере хранится база данных, располагаются хранимые процедуры, реализующие серверную часть бизнес-логики, выполняются запросы и обрабатываются транзакции.

С разработкой и внедрением на уровне серверов баз данных механизма хранимых процедур появилась концепция активного сервера БД . В этом случае часть функций прикладного компонента реализованы в виде хранимых процедур, выполняемых на стороне сервера. Остальная прикладная логика выполняется на клиентской стороне. Протокол взаимодействия - соответствующий диалект языка SQL.

Достоинства:

Возможность распределить функции вычислительной системы между несколькими независимыми компьютерами;

Все данные хранятся на защищенном сервере;

Возможность централизованного администрирования прикладных функций;

Поддержка многопользовательской работы;

Гарантия целостности данных;

Значительное снижение сетевого трафика (т.к. передаются не SQL-запросы, а вызовы хранимых процедур).

Недостатки:

Неработоспособность сервера может сделать неработоспособной всю вычислительную сеть;

Сложное администрирование;

Высокая стоимость оборудования;

Частично бизнес логика приложений осталась в клиентском ПО;

Ограниченность средств разработки хранимых процедур по сравнению с языками высокого уровня.

Рисунок 1.9 - Распределение функциональных компонент в архитектуре клиент-сервер

Реализация прикладного компонента на стороне сервера представляет следующую модель – сервер приложений . Перенос функций прикладного компонента на сервер снижает требования к конфигурации клиентов и упрощает администрирование, но представляет повышенные требования к производительности, безопасности и надежности сервера.

Еще одна тенденция в клиент-серверных технологиях связана со все большим использованием распределенных вычислений. Они реализуются на основе модели сервера приложений , где сетевое приложение разделено на две и более частей, каждая из которых может выполняться на отдельном компьютере. Выделенные части приложения взаимодействуют друг с другом, обмениваясь сообщениями в заранее согласованном формате. В этом случае двухзвенная клиент-серверная архитектура становится трехзвенной (three-tier, 3-tier) .

Как правило, третьим звеном в трехзвенной архитектуре становится сервер приложений, т.е. компоненты распределяются следующим образом (рис. 1.10):

1. Представление данных (пользовательский интерфейс) – на стороне клиента.

2. Прикладной компонент (бизнес-логика) – на выделенном сервере приложений.

3. Управление ресурсами (управление данными) – на сервере БД, который и представляет запрашиваемые данные.

Рисунок 1.10 - Многоуровневая архитектура клиент сервер

Достоинства:

Клиентское ПО не нуждается в администрировании;

Масштабируемость;

Конфигурируемость;

Высокая безопасность и надежность;

Низкие требования к скорости канала между терминалами и сервером приложений;

Низкие требования к производительности и техническим характеристикам терминалов.

Но наряду с этим имеют место следующие недостатки:

Сложность администрирования и обслуживания;

Более высокая сложность создания приложений;

Высокие требования к производительности серверов приложений и сервера базы данных;

Высокие требования к скорости канала (сети) между сервером базы данных и серверами приложений.

Распределение функциональных компонент в многоуровневой клиент-серверной архитектуре представлено на рисунке 1.11.

Рисунок 1.11 - Распределение функциональных компонент в многоуровневой архитектуре клиент-сервер

Архитектура веб-ориентированных ИС представлена на рисунке 1.12.

Рисунок 1.12 - Архитектура веб-систем

Достоинства:

Отсутствие необходимости использовать дополнительное ПО на стороне

Клиента – это позволяет автоматически реализовать клиентскую часть на всех

Платформах;

Возможность подключения практически неограниченного количества

Клиентов;

Благодаря единственному месту хранения данных и наличия системы

Управления базами данных обеспечиваются минимальные требования для

Поддержания целостности данных;

Доступность при работоспособности сервера и каналов связи;

Недостатки:

Недоступность при отсутствии работоспособности сервера или каналов связи;

Достаточно низкая скорость веб-сервера и каналов передачи данных;

Относительно объема данных – архитектура веб-систем не имеет

Существенных ограничений.

Распределение функциональных компонент в архитектуре веб-ориентированных ИС представлена на рисунке 1.13

Рисунок 1.13 - Распределение функциональных компонент в архитектуре веб-ориентированных ИС

Подводя итоги можно заключить, что двухзвенная архитектура проще, так как все запросы обслуживаются одним сервером, но именно из-за этого она менее надежна и предъявляет повышенные требования к производительности сервера.

Трехзвенная архитектура сложнее, но благодаря тому, что функции распределены между серверами второго и третьего уровня, эта архитектура представляет:

1. Высокую степень гибкости и масштабируемости.

2. Высокую безопасность (т.к. защиту можно определить для каждого сервиса или уровня).

3. Высокую производительность (т.к. задачи распределены между серверами).

Сегодня на промышленных предприятиях предполагается наличие компьютерной сети и распределенной базы данных, включающей корпоративную базу данных (КБД) и персональные базы данных (ПБД). КБД размещается на компьютере-сервере, ПБД размещаются на компьютерах сотрудников подразделений, являющихся клиентами корпоративной БД.

Для создания и управления персональными БД и приложений, работающих с ними, используются СУБД, такие как Access и Visual FoxPro фирмы Microsoft, Paradox фирмы Borland.

Корпоративная БД создается, поддерживается и функционирует под управлением сервера БД, например, Microsoft SQL Server или Oracle Server.

В зависимости от размеров организации и особенностей решаемых задач информационная система может иметь одну из следующих конфигураций:

Компьютер-сервер, содержащий корпоративную и персональные базы;

Компьютер-сервер и персональные компьютеры с ПБД;

Несколько компьютеров-серверов и персональных компьютеров с ПБД.

Разделение общей БД на корпоративную БД и персональные БД позволяет уменьшить сложность проектирования БД по сравнению с централизованным вариантом, а значит снизить вероятность ошибок при проектировании и стоимость проектирования.

На текущем этапе развития автоматизированных информационных систем промышленного применения к базам данных выдвигают следующие требования:

Централизованное управление при многопользовательском доступе к данным;

Сокращение избыточности данных;

Обеспечение и внедрение стандартов в представлении данных;

Обеспечение целостности и безопасности данных;

Независимость данных;

Распределенная обработка данных в сетях ЭВМ.

Любая организация представляет собой сложную систему. Для изучения сложных систем используется системный подход, для применения которого вводится понятие архитектуры. В понятии архитектуры воплощается идея целостности системы, идея подчинœения элемента системы ее замыслу, назначению, миссии.

Архитектура системы , согласно ANSI/IEEE Std 1471-2000 - ϶ᴛᴏ «фундаментальная организационная структура системы, воплощенная в ее компонентах, их взаимоотношениях между собой и с окружением, и принципы, управляющие ее построением и эволюцией».

Сегодня понятие архитектуры широко используется при анализе, описании, моделировании деятельности организаций (предприятий) как сложных системных объектов. Существование организации (предприятия) предполагает наличие у нее некоторой архитектуры, которая может или нет обеспечить необходимый уровень управления и контроля процессов производства продукции/услуг, добиться соответствия продукции/услуг ожиданиям потребителœей, реализовать поставленные цели.

Архитектура организации должна включать описание роли людей, описание процессов (функции и поведение), представление всœех вспомогательных технологий на протяжении жизненного цикла организации. Она определяет структуру бизнеса, информацию, необходимую для его ведения, технологии, применяемые для поддержания бизнес-операций и процессы преобразования, развития и перехода, необходимые для реализации новых технологий при изменении или появлении новых бизнес-потребностей.

Традиционно архитектура организации представляется в виде следующих слоев (таблица 1. 1).

В зависимости отмиссии, стратегии развития и долгосрочных бизнес-целœей бизнес-архитектура определяет необходимые бизнес-процессы, информационные и материальные потоки, поддерживающую их организационную структуру.

Системная архитектура определяет совокупность методологических, технологических и технических решений для обеспечения информационной поддержки деятельности организации, определяемой его бизнес-архитектурой, и включает в себя архитектуры приложений, данных и техническую.

Архитектура приложений включает прикладные программные системы, поддерживающие выполнение бизнес-процессов, интерфейсы взаимодействия прикладных программных систем между собой и с внешними системами, источниками или потребителями данных, средства и методы разработки и сопровождения приложений.

Архитектуру данных определяют базы данных и хранилища данных, системы управления базами данных и хранилищами данных, правила и средства разграничения доступа к данным.

Сетевая архитектура и архитектура платформпредставляют техническую архитектуру .

Сетевую архитектуру образуют вычислительные сети, используемые коммуникационные протоколы, сервисы и системы адресации в сетях, методики обеспечения бесперебойной работы сетей в форс-мажорных условиях.

Архитектура платформ включает аппаратные средства вычислительной техники – серверы, рабочие станции, устройства хранения данных и другое компьютерное оборудование, операционные и управляющие системы, утилиты и офисные программные системы, методики обеспечения бесперебойной работы аппаратуры (главным образом, серверов) и баз данных в форс-мажорных обстоятельствах.

Архитектура организации является одним из главных средств управления изменениями в бизнесе и технологиях, при этом поддерживает работу менеджеров при анализе потенциальных изменений и их реализации, создает основу для совместной работы бизнес-менеджеров и ИТ-менеджеров, создает единое информационное пространство организации.

Архитектура информационной системы - ϶ᴛᴏ концептуальное описание структуры, определяющее модель, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов информационной системы.

Архитектура информационной системы предусматривает наличие трех компонент:

1. Информационные технологии – аппаратно-программная компонента͵ телœекоммуникации и данные, совместно обеспечивающие функционирование информационной системы и являющиеся ее главной материальной основой;

2. Функциональные подсистемы – специализированные программы, обеспечивающие обработку и анализ информации для цельной подготовки документов или принятия решений в конкретной функциональной области на базе информационных технологий;

3. Управление информационными системами обеспечивает оптимальное взаимодействие информационных технологий, функциональных подсистем и связанных с ними специалистов, а также их развитие в течение всœего жизненного цикла информационной системы.

Различают следующие виды архитектур: файл-сервер; клиент-сервер; многоуровневая; архитектура на базе хранилища данных; Internet/Intranet.

В общем случае функции клиентского приложения разбиваются на следующие группы:

Ввод и отображение данных (презентационная логика) – часть кода клиентского приложения, которая определяет, что пользователь видит на экране, когда работает с приложением. Как правило, получение информации от пользователя происходит посредством различных форм. А выдача результатов запросов – посредством отчетов;

Бизнес-логика – часть кода клиентского приложения, которая определяет алгоритм решения конкретных задач приложения. Она определяет функциональность и работоспособность системы в целом. Блоки программного кода бывают распределœены по сети и использоваться многократно (CORBA, DCOM) для создания сложных распределœенных приложений;

Обработка данных внутри приложения (логика базы данных) – часть кода клиентского приложения, которая связывает данные сервера с приложением. Она обеспечивает добавление, модификацию и выборку данных, проверку целостности и непротиворечивости данных и реализацию транзакций

Физически, функции могут реализовываться одним программным модулем, или же распределяться на несколько параллельных процессов в одном или нескольких узлах сети.

Рассматриваются следующие архитектуры

Файл-сервер – выделœенный сервер, оптимизированный для выполнения файловых операций ввода-вывода и предназначенный для хранения файлов любого типа, обладающий большим объемом дискового пространства. Для повышения надежности хранения данных оборудуется RAID контроллером.

В архитектуре «файл-сервер» сервер выполняет функции хранения данных и кода программы, а клиент – обработку данных. Клиент обращается к серверу на уровне файловых команд, система управления файлами считывает запрашиваемые данные из БД и поблочно передает эти данные клиентскому приложению. Фактически, эта архитектура предполагает автономную работу программного обеспечения ИС на разных компьютерах в сети. Компоненты ИС взаимодействуют только за счет наличия общего хранилища данных под управлением СУБД, поддерживающей файл-серверную архитектуру.

При использовании файл-серверной архитектуры копия СУБД создается для каждого инициированного пользователœем сеанса работы с ней, которая выполняется на том же процессоре, что и пользовательский процесс. Вся ответственность за сохранность и целостность базы данных лежит на программе и сетевой операционной системе. Обработка всœех данных происходит на рабочих местах, а сервер используется только как разделяемый накопитель. При больших объемах данных и работе во многопользовательском режиме существенно снижается быстродействие.

В архитектуре ИС «файл-сервер» присутствует «толстый» клиент и очень «тонкий» сервер в том смысле, что почти вся работа выполняется на стороне клиента͵ а от сервера требуется только достаточная емкость дисковой памяти.

К недостаткам архитектуры «файл-сервер» относят высокий сетевой трафик, связанный с передачей по сети множества блоков и файлов, необходимых приложениям клиентов; ограниченное множество команд манипулирования данными; отсутствие развитых средств защиты данных (только на уровне файловой системы).

Внедрение и поддержание на предприятии системы качества в соответствии со стандартами семейства ИСО 9000 предполагает использование программных продуктов таких классов:

Комплексные системы управления предприятием (автоматизированные информационные системы поддержки принятия управленческих решений), АИСППР

Системы электронного документооборота͵

Продукты, позволяющие создавать модели функционирования организации, проводить анализ и оптимизацию ее деятельности (в том числе, системы нижнего уровня класса АСУТП и САПР, продукты интеллектуального анализа данных, а также ПО, ориентированное исключительно на подготовку и поддержание функционирования систем качества в соответствии со стандартом ИСО 9000)

Корпоративная информационная система (КИС ) - это совокупность информационных систем отдельных подразделœений предприятия, объединœенных общим документооборотом, таких, что каждая из систем выполняет часть задач по управлению принятием решений, а всœе системы вместе обеспечивают функционирование предприятия в соответствии со стандартами качества ИСО 9000. Исторически сложились ряд требований к корпоративным информационным системам. Основными требованиями являются функциональные и системные.

Тема 2. Техническое обеспечение информационных технологий

Техническое обеспечение - ϶ᴛᴏ комплекс технических средств, предназначенных для поддержки функционирования информационной системы, и соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.

В составе технического обеспечения ИС выделяют: средства компьютерной техники, средства коммуникационной техники и средства организационной техники (рис.).

Рисунок – Технические средства управления информационными ресурсами

Компьютерная техника предназначена, в основном, для реализации комплексных технологий обработки и хранения информации и является базой интеграции всœех современных технических средств.

Коммуникационная техника реализует технологии передачи информации и предполагает как автономное функционирование, так и функционирование в комплексе со средствами компьютерной техники.

Организационная техника предназначена для реализации технологий представления, распространения и использования информации, для выполнения различных вспомогательных операций в рамках тех или иных технологий информационной поддержки управленческой деятельности.

Средства компьютерной техники играют определяющую роль и являются базовыми в информационных системах, системах коммуникаций и управления.

Сегодня в ИС используются компьютеры, построенные на различных принципах логической и структурной организации.

Совершенствование компьютеров традиционной архитектуры фон Неймана предусматривает повышение производительности за счет:

Увеличения разрядности системной шины и процессора, разделœения единой шины данных и программ на две;

Использования элементов, в которых реализована не двоичная система счисления, а троичная и т.д.;

Создания многоядерных процессоров;

Разработки микросхем на новых технологиях;

Увеличения объемов и количества уровней кэш-памяти;

Использования процессоров с новыми типами архитектур;

Внедрения технологий конвейеризации и параллелизма;

Перехода на многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы и т.д.

На первых этапах развития компьютеров при их построении использовались процессоры с CISC архитектурой, затем были разработаны процессоры с новой RISC архитектурой. Выбор между RISC и CISC архитектурами зависит от области применения процессоров. RISC-процессоры удобны при использовании их в качестве элементарных процессорных устройств с высокой степенью распараллеливания операций, а CISC-процессоры – в тех областях, где требуется поддержка аппаратными средствами высоконадежного программного обеспечения. Для реализации преимуществ RISC-процессоров над CISC крайне важно создание большого количества специально ориентированных на реализацию RISC-процессоров программ.

Масштабируемая процессорная архитектура SPARC (Scalable Processor Architecture ) компании Sun Microsystems является наиболее широко распространенной RISC-архитектурой. Процессоры с этой архитектурой лицензированы и изготавливаются по спецификациям Sun разными производителями – компании Texas Instruments, Fujitsu, LSI Logic, Bipolar International Technology, Philips, Cypress Semiconductor и Ross Technologies, которые поставляют SPARC-процессоры компании Sun Microsystems и другим производителям вычислительных систем (Sol Bourne, Toshiba, Matsushita, Tatung и Cray Research).

Применение конвейеризации и параллелизма позволяет разрабатывать компьютеры с повышенными технико-экономическими возможностями. Процесс конвейеризации позволяет сократить продолжительность цикла выполнения команды за счет разбиения ее на элементарные операции, использования для выполнения операций каждого типа специализированных исполнительных устройств и выборки из памяти очередной команды во время выполнения предыдущей.

Другой путь повышения производительности числовой обработки заключается в дополнении типового набора команд векторными командами, которые предусматривают выполнение единой операции над несколькими данными, хранящимися в соответствующих векторных регистрах. Особенно эффективны векторные операции при организации циклических процессов.

Дальнейшее совершенствование вычислительной архитектуры предполагает повышение производительности и надежности функционирования за счет применения разнообразных форм параллелизма. В результате обработку данных возможно совместить во времени и в пространстве. Параллельность может реализовываться на различных уровнях – от совмещения выполнения отдельных операций до одновременного выполнения целых программ. Примерами реализации параллельной обработки являются многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы (ВС).

Использование многомашинных и многопроцессорных ВС позволяет:

1.Повысить производительность и быстродействие;

2.Обеспечить высокую надежность, характеризуемую безотказным функционированием в течение заданного времени или средним временем безотказной работы;

3.Достигнуть высокой живучести, понимаемой как способности системы продолжать (с пониженным быстродействием) решение задач при отказах отдельных элементов;

4.Обеспечить с крайне важной достоверностью получение правильного результата решения;

5.Получить решение задачи в заданное время;

6.Снизить стоимость использования средств вычислительной техники;

7.Снизать стоимость обработки информации.

Основными архитектурными формами параллельных процессоров являются.

1. Архитектура с потоком управления: отдельный управляющий процессор служит для посылки команд множеству процессорных элементов, состоящих из процессора и связанной с ним оперативной памяти;

2. Архитектура с потоком данных – децентрализована с высокой степенью, параллельные команды посылаются вместе с данными во многие одинаковые процессорные элементы;

3. Архитектура с управлением по запросам, в которой задачи разбиваются на подзадачи, результаты выполнения которых снова объединяются для формирования окончательного результата. Команда, которую следует выполнять, определяется при крайне важности использования ее результата активной командой.

4. Архитектура с управлением наборами условийпредусматривает разбиение задачи на подзадачи, результаты решения которых объединяются для формирования окончательного результата. Команда, которую следует выполнять, определяется, когда имеет место некоторый набор условий. Типичное применение такой архитектуры – распознавание изображений.

5. Архитектура, объединяющая процессоры с памятью с использованием разнообразных соединœений между ними (в виде шин, колец, кубов и др.).

Классификация ВС возможна по ряду признаков, в основу которых положен реализуемый параллелизм.

По режиму работы различают однопрограммные и мультипрограммные ВС.

По режиму обслуживания различают: ВС с режимоминдивидуального пользования, пакетной обработки,коллективного пользования.

В случае режима пакетной обработки подготовленные пользователœем программы передаются обслуживающему систему персоналу и накапливаются во внешней памяти. При активизации система выполняет накопленный пакет программ. В этом режиме работают однопрограммные и многопрограммные ВС.

Режим коллективного пользованияпредусматривает возможность одновременного доступа нескольких пользователœей к ресурсам ВС.

Системы коллективного использования с квантованным обслуживанием называются системами с разделœением времени.

По особенностям территориального размещения частей системы различают:

- сосредоточенные ВС – комплекс компактно размещенного оборудования.

ВС с телœеобработкой содержат, расположенные на значительном расстоянии от вычислительных средств терминалы ввода-вывода. Соединœение этих терминалов с центральными средствами ВС осуществляется по каналам связи.

- вычислительные сети представляет собой территориально рассредоточенную многомашинную систему, состоящую из взаимодействующих ЭВМ, связанных между собой каналами передачи данных.

По степени распределœения управляющих функций выделяют централизованныесзакреплением всœех управляющих функций в одном элементе ВС и децентрализованные.

По назначению ВС делятся на универсальные и специализированные ВС. Универсальные ВС предназначены для решения широкого круга задач различного назначения. Специализированные ориентированы на решение заранее определœенного класса задач.

По типу используемых ЭВМ (процессоров) различают:

Однородные ВС, построенные из однотипных ЭВМ (процессоров).

Неоднородные – как правило, используют различные специализированные процессоры, к примеру процессоры для операций над числами с плавающей точкой, для обработки десятичных чисел и др.

Существуют различные варианты классификации архитектуры современных компьютеров.

Средства коммуникационной техники обеспечивают передачу информации и обмен данными с внешней средой, предполагают как автономное функционирование, так и в комплексе со средствами компьютерной техники.

К средствам коммуникационной техники относятся средства и системы:

Стационарной и мобильной телœефонной связи;

Телœеграфной связи;

Факсимильной передачи информации и модемной связи;

Кабельной и радиосвязи, включая оптико-волоконную и спутниковую связь.

Телœефонная связь является самым распространенным видом оперативной административно-управленческой связи. Телœефонную связь можно разделить на:

Телœефонную связь общего пользования (городскую, междугородную и др.);

Внутриучрежденческую телœефонную связь.

Особыми видами телœефонной связи являются: радиотелœефонная и видеотелœефонная связь.

Интеграцию и организацию эффективного взаимодействия разнородных локальных информационных инфраструктур в единую информационную телœекоммуникационную сеть позволяют выполнить системы компьютерной телœефонии.

Компьютерной телœефонией принято называть технология, в которой компьютерные ресурсы применяются для выполнения исходящих и приема входящих звонков и для управления телœефонным соединœением.

Интернет-телœефония (IP-телœефония) – технология, которая используется в сети Интернет для передачи речевых сигналов, является частным случаем IP-телœефонии, где в качестве линий передачи используются обычные каналы сети Интернет. В чистом виде IP-телœефония в качестве линий передачи телœефонного трафика использует выделœенные цифровые каналы; но так как Интернет-телœефония исходит из IP-телœефонии, то часто для нее применяются оба этих термина. Услуги IP-телœефонии – бурно развивающегося сегодня вида связи – значительно дешевле услуг традиционной телœефонии.

В Интернет-телœефонии существуют несколько типов телœефонных запросов, среди которых запросы:

С телœефона на телœефон;

С компьютера на телœефон;

С компьютера на компьютер.

Средства организационной техники предназначены для механизации и автоматизации управленческой деятельности. К ним относится большой перечень технических средств, устройств и приспособлений, начиная от карандашей и заканчивая сложными системами и средствами передачи информации.

Применение средств оргтехники в офисных процедурах и процессах связано с выполнением различных операций по обработке документированной информации или с организацией управленческого или иного труда. По функциональному признаку номенклатура средств оргтехники классифицируется на:

Носители информации;

Средства составления и изготовления документов;

Средства репрографии и оперативной полиграфии;

Средства обработки документов;

Средства хранения, поиска и транспортировки документов;

Офисная мебель и оборудование;

Другие средства оргтехники.

В области средств вычислительной техники можно выделить следующие перспективные направления развития:

Разработка новой микроэлектронной базы;

Дальнейшая миниатюризация СБИС;

Создание новых носителœей информации;

Разработки в области создания перспективных архитектур компьютеров (разработки в области сверхбольших ЭВМ, структур многопроцессорных систем, построение систем на базе новых элементов (биокомпьютеры, квантовые и оптические и др.), создание компьютеров, взаимодействующих с пользователœем на естественных языках.

В области телœекоммуникаций перспективными направлениями являются:

Совершенствование оптоволоконных линий связи;

Создание новой аппаратуры уплотнения (модуляция лазерного луча);

Создание и совершенствование Глобальных спутниковых систем связи и навигации (GPS, ГЛОНАС, Бэйдоу).

В области оргтехники и технических средств информационных систем можно выделить следующие перспективы:

Создание новых носителœей, в том числе, использующих биологические принципы, и разработка методов доступа к банковским системам (идентификация, услуги карточек и т.д.);

Распознавание образов (идентификация) и т.д.;

Создание систем идентификации на базе биологических принципов;

Создание робототехники и ее широкое внедрение во всœе сферы деятельности человека и т.д.

Понятие архитектуры информационной системы

Архитектура – это совокупность существенных решений об организации ИС. Обычно в понятие архитектуры входят решения об основных аппаратных и программных составляющих системы, их функциональном назначении и организации связей между ними.

Выбор архитектуры ИС влияет на следующие характеристики:

1. Производительность ИС – количество работ, выполняемых в ИС за единицу времени.

2. Время реакции системы на запросы пользователя (время отклика системы)

3. Надёжность – способность к безотказному функционированию в течение определенного периода времени.

Локальные ИС, которые располагаются целиком на одном компьютере и предназначены для работы только одного пользователя, сейчас встречаются крайне редко. В дальнейшем речь пойдет о распределенных ИС, которые функционируют в сети и предназначены для многопользовательской (коллективной) работы.

Обычно база данных целиком хранится в одном узле сети, поддерживается одним сервером и доступна для всех пользователей локальной сети, называемых клиентами. Такая база данных называется централизованной. Распределенные базы данных, в которых БД распределена по нескольким узлам сети, обычно используются в организациях, содержащих территориально удаленные подразделения.

Сервер, как правило, - самый мощный и самый надежный компьютер. Он обязательно подключается через источник бесперебойного питания, в нем предусматриваются системы двойного или даже тройного дублирования. В зависимости от распределения функций обработки данных между сервером и клиентами различают две основных архитектуры – «файл-сервер» и «клиент-сервер» . Возможны разновидности этих двух вариантов.

1.2.2 Архитектура «файл-сервер»

Для предприятий малого бизнеса возможна организация информационной системы на базе архитектуры "файл-сервер" с использованием СУБД Access, FoxPro (Visual FoxPro), Paradox и ряда других. Если количество пользователей системы не велико, подобное решение оптимально.

В архитектуре файл-сервер вся обработка данных выполняется на клиентских компьютерах , сервер служит в качестве хранилища данных (рис.1.5).

Рис.1.5 - Архитектура файл-сервер

Копии базы данных передаются для обработки на клиентские компьютеры, при этом постоянно выполняется синхронизация основной базы данных с ее копиями в случае их обновления.

Недостаток архитектуры файл-сервер – большая нагрузка на сеть и клиентские компьютеры, поскольку на всех клиентских компьютерах должна быть установлена копия СУБД, которая выполняет все необходимые функции по обработке данных, при этом все изменения в копиях обязательно передаются по сети в основную базу данных, существенно повышая сетевой трафик.

Преимущество состоит в том, что не требуется мощный сервер. Такую архитектуру можно реализовать даже в одноранговой сети без выделенного сервера, необходимо только выделить один из компьютеров в качестве хранилища общей базы данных.

Количество пользователей системы в архитектуре файл-сервер обычно не должно превышать 10-15, в противном случае пользователи будут ощущать замедление работы. Данное обстоятельство служит нарушением принципа масштабируемости (раздел 1.1), поэтому по мере роста количества пользователей ИС (допустим, произошло существенное расширение бизнеса) приходится выполнять переход от файл-серверной к клиент-серверной архитектуре. При разработке файл-серверной системы всегда нужно учитывать возможность такого перехода в будущем.

1.2.3. Архитектура «клиент-сервер»

Применительно к информационным системам архитектура «клиент-сервер» интересна и актуальна главным образом потому, что обеспечивает простое и относительно дешевое решение проблемы коллективного (многопользовательского) доступа к базам данных в локальной или глобальной сети.

Информационная система архитектуры «клиент-сервер» разбивается на две части, которые могут выполняться в разных узлах сети, - клиентскую и серверную части. На серверную часть возлагаются функции хранения и значительной части обработки данных, на клиентскую – функции взаимодействия с пользователем и, частично, обработки данных, полученных с сервера (рис. 1.6).

Рис. 1.6 - Архитектура «клиент-сервер»

Следует заметить, что обе части системы (серверная и клиентская) могут располагаться и на одном компьютере, такой вариант можно применять в процессе отладки клиент-серверной системы.

Для того, чтобы прикладная программа, выполняющаяся на клиентском компьютере, могла запросить услугу у сервера, требуется некоторый интерфейсный программный слой, поддерживающий взаимодействие сервера с клиентами. Прикладное ПО или конечный пользователь взаимодействуют с клиентской частью системы. Клиентская часть системы при потребности обращается по сети к серверной части. Интерфейс серверной части определен и фиксирован.

В современных информационных системах таким интерфейсом, как правило, является язык SQL, т.е. сервер принимает от клиентской части SQL-запрос и выполняет необходимые операции в базе данных, после чего возвращает ответ клиенту. По сути дела, язык SQL представляет собой стандарт интерфейса СУБД в открытых системах (концепция открытых систем затрагивалась в предыдущем разделе).

В системе «клиент-сервер» возможно создание новых клиентских частей уже существующей системы, причем максимальное количество одновременно работающих с общей БД клиентов несравнимо больше, чем в файл-серверной архитектуре, т.е. система клиент-сервер является более масштабируемой. Это объясняется тем, что сетевой трафик в клиент-серверной системе невысок (от клиента передаются только тексты запросов, от сервера – уже отобранные данные, а не вся база данных, как в архитектуре файл-сервер).

Термин «сервер баз данных» обычно используют для обозначения всей СУБД, основанной на архитектуре "клиент-сервер", включая серверную и клиентскую части. Собирательное название SQL-сервер относится ко всем серверам баз данных, основанных на использовании языка SQL.

В настоящее время имеется несколько широко распространенных коммерческих SQL-серверов – Oracle, DB-2, MS SQL Server, Sybase, Informix, Interbase и свободно распространяемые серверы с открытым исходным кодом PostGres (PostgreeSQL), MySQL, FireBird (свободно распространяемый вариант сервера Interbase). Приведенный список далеко не полон.

SQL-cерверы обладают преимуществами и недостатками. Очевидное преимущество - стандартность интерфейса. В пределе, хотя на практике это пока не совсем так, клиентские части могли бы работать с любым SQL-сервером вне зависимости от того, кто его произвел. Иными словами, прикладное программное обеспечение на стороне клиента легко настраивается на взаимодействие с любым новым SQL-сервером.

Недостаток – большая нагрузка на сервер, который должен отрабатывать запросы всех клиентов, и малая нагрузка на клиентскую часть. По мере роста количества одновременно работающих пользователей сервер часто становится узким местом всей системы и возникает необходимость его разгрузки. Для этого существуют два пути.

· Если клиентские компьютеры обладают достаточной мощностью, то можно возложить на них больше функций обработки данных, разгрузив сервер.

· В случае применения маломощных клиентских компьютеров (а это более типичная ситуация), применяют многозвенную (многоуровневую) архитектуру «клиент-сервер», выделив промежуточные дополнительные слои программного обеспечения между клиентом и сервером.

Существуют различные виды структур ИС:

функциональная (элементы - функции, задачи, операции; связи - информационные);

техническая (элементы-устройства; связи - линии связи);

организационная (элементы - коллективы людей и отдельные исполнители; связи - информационные, соподчинения и взаимодействия;

алгоритмическая (элементы -- алгоритмы; связи - информационные); программная (элементы - программные модули; связи - информационные и управляющие);

информационная (элементы - формы существования и представления информации в системе; связи - операции преобразования информации в системе).

Структура ИС учитывает особенности объекта управления, виды деятельности, технико-экономические и другие параметры и характеристики информационных технологий (ИТ). Типовая структура ИС представлена на рис. 1. Состав и содержание функциональных подсистем полностью определяется функциями системы управления, учитывает принятые стандарты управления и организационную структуру объекта управления.

Рисунок 2

Архитектура - организационная структура любой системы. (IEEE Std. 610.12-1990). Выделяют четыре области архитектур применительно к системе и объекту управления:

Бизнес-архитектура

Архитектура программных систем

Технологическая или инфраструктурная архитектура

Информационная архитектура

АрхитектураИСсвязанасконцепцией построения, выполняемыми функциями и взаимосвязью компонентов ИС. Можно выделить следующие виды архитектур ИС:

централизованная архитектура, которая предполагает наличие единого центра для хранения интегрированных данных (базы данных, БД), которая используется множеством приложений (пользователей) в условиях существования компьютерной сети; варианты централизованной архитектуры ИС:

1. файл-серверная архитектура компьютерной сети, хранение данных на файловом сервере;

   клиент-серверная двух-уровневая архитектура, наличие интегрированной базы данных на сервере, варианты "тонкий" и "толстый" клиент, в зависимости от распределения функций обработки данных между сервером и рабочей станцией;

   клиент-серверная трех-уровневая архитектура, наличие интегрированной базы данных на сервере, наличие сервера приложений, вариант "тонкого" клиента;

сервис-ориентированная архитектура (СОА), которая предполагает интеграцию и многократное использование разнородных модулей на основе стандартных интерфейсов, взаимную независимость компонентов (операционной системы, платформы, языка программирования, вендора).

облачная архитектура ИС, использующая виртуализацию информационных и инфраструктурных ресурсов, в том числе веб-сервисов. Разновидности облачной архитектуры ИС:

1. данные как услуга;

   инфраструктура как услуга;

   программное обеспечение как услуга;

   платформа как услуга;

   рабочее место как услуга;

   всё как услуга.

Классификация информационных систем

Системы электронной обработки данных (СОД), которые обеспечивают технологический процесс обработки данных.

Информационные системы управления (ИСУ). Используются для решения различного вида управленческих задач, использующих данные базы данных (БД).

Системы поддержки принятия решений (СППР) для решения в режиме диалога плохо структурированных задач, для которых характерна неполнота входных данных, неопределенность целей и ограничений, использующих как БД, так и базу моделей алгоритмов принятия решений.

Экспертные системы (ЭС), основываются на моделировании процесса принятия решения человеком-экспертом с использованием компьютера и разработок в области искусственного интеллекта. ЭС основываются на использовании как БД, так и баз знаний, улучшающих принимаемое человеком решение.

ИС можно разделить также на 2 класса: фактографические (единица хранения и обработки - "факт", информационная совокупность в виде реквизитов, показателей, структурных единиц информации) и документографические (единица хранения и обработки - "документ").

К фактографическим ИС относятся:

СОД - системы обработки данных, в которых превалируют технологические процессы и процедуры обработки данных.

АИС - автоматизированные ИС.

АСУ - автоматизированные система управления объектом, в которых превалируют задачи для реализации функций управления.

К документографическим ИС относятся:

ИПС - информационно-поисковые системы (АСНТИ - автоматизированная система научно-технической информации).

ИСС - информационно-семантические системы на основе ИПЯ - информационно-поисковых языков (ЭС - экспертные системы).

Классификация информационных систем управления предприятием

Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели»

В Федеральном законе «Об информации, информатизации и защите информации» дается следующее определение:

«Информационная система - организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы»

Классификация по масштабу

По масштабу информационные системы подразделяются на следующие группы:

· одиночные;

· групповые;

· корпоративные.

Одиночные информационные системы реализуются, как правило, на автономном персональном компьютере (сеть не используется). Такая система может содержать несколько простых приложений, связанных общим информационным фондом, и рассчитана на работу одного пользователя или группы пользователей, разделяющих по времени одно рабочее место. Подобные приложения создайся с помощью так называемых настольных или локальных систем управления базами данных (СУБД). Среди локальных СУБД наиболее известными являются Clarion, Clipper, FoxPro, Paradox, dBase и Microsoft Access.

Групповые информационные системы ориентированы на коллективное использование информации членами рабочей группы и чаще всего строятся на базе локальной вычислительной сети. При разработке таких приложений используются серверы баз данных (Называемые также SQL-серверами) для рабочих групп. Существует довольно большое количество различных SQL-серверов, как коммерческих, так и свободно распространяемых. Среди них наиболее известны такие серверы баз данных, как Oracle, DB2, Microsoft SQL Server, InterBase, Sybase, Informix.

Корпоративные информационные системы являются развитием систем для рабочих групп, они ориентированы на крупные компании и могут поддерживать территориально разнесенные узлы или сети. В основном они имеют иерархическую структуру из нескольких уровней. Для таких систем характерна архитектура клиент-сервер со специализацией серверов или же многоуровневая архитектура. При разработке таких систем могут использоваться те же серверы баз данных, что и при разработке групповых информационных систем. Однако в крупных информационных системах наибольшее распространение получили серверы Oracle, DB2 и Microsoft SQL Server.

Для групповых и корпоративных систем существенно повышаются требования к надежности функционирования и сохранности данных. Эти свойства обеспечиваются поддержкой целостности данных, ссылок и транзакций в серверах баз.

Классификация по сфере применения

По сфере применения информационные системы обычно подразделяются на четыре группы:

· системы обработки транзакций;

· системы принятия решений;

· информационно-справочные системы;

· офисные информационные системы.

Системы обработки транзакций , в свою очередь, по оперативности обработки данных, разделяются на пакетные информационные системы и оперативные информационные системы. В информационных системах организационного управлений преобладает режим оперативной обработки транзакций, для отражения актуального состояния предметной области в любой момент времени, а пакетная обработка занимает весьма ограниченную часть.

Системы поддержки принятия решений - DSS (Decision Support Systeq) - представляют собой другой тип информационных систем, в которых с помощью довольно сложных запросов производится отбор и анализ данных в различных разрезах: временных, географических и по другим показателям.

Обширный класс информационно-справочных систем основан на гипертекстовых документах и мультимедиа. Наибольшее развитие такие информационные системы получили в сети Интернет.

Класс офисных информационных систем нацелен на перевод бумажных документов в электронный вид, автоматизацию делопроизводства и управление документооборотом.

Классификация по способу организации

По способу организации групповые и корпоративные информационные системы подразделяются на следующие классы:

· системы на основе архитектуры файл-сервер;

· системы на основе архитектуры клиент-сервер;

· системы на основе многоуровневой архитектуры;

· системы на основе Интернет/интранет - технологий.

В любой информационной системе можно выделить необходимые функциональные компоненты, которые помогают понять ограничения различных архитектур информационных систем.

Архитектура файл-сервер только извлекает данные из файлов так, что дополнительные пользователи и приложения добавляют лишь незначительную нагрузку на центральный процессор. Каждый новый клиент добавляет вычислительную мощность к сети.

Архитектура клиент-сервер предназначена для разрешения проблем файл-серверных приложений путем разделения компонентов приложения и размещения их там, где они будут функционировать наиболее эффективно. Особенностью архитектуры клиент-сервер является использование выделенных серверов баз данных, понимающих запросы на языке структурированных запросов SQL (Structured Query Language) и выполняющих поиск, сортировку и агрегирование информации.

В настоящее время архитектура клиент-сервер получила признание и широкое распространение как способ организации приложений для рабочих групп и информационных систем корпоративного уровня. Подобная организация работы повышает эффективность выполнения приложений за счет использования возможностей сервера БД, разгрузки сети и обеспечения контроля целостности данных.

Многоуровневая архитектура стала развитием архитектуры клиент-сервер и в своей классической форме состоит из трех уровней:

· нижний уровень представляет собой приложения клиентов, имеющие программный интерфейс для вызова приложения на среднем уровне;

· средний уровень представляет собой сервер приложений;

· верхний уровень представляет собой удаленный специализированный сервер базы данных.

Трехуровневая архитектура позволяет еще больше сбалансировать нагрузку на разные узлы и сеть, а также способствует специализации инструментов для разработки приложений и устраняет недостатки двухуровневой модели клиент-сервер.

В развитии технологии Интернет/интранет основной акцент пока что делается на разработке инструментальных программных средств. В то же время наблюдается отсутствие развитых средств разработки приложений, работающих с базами данных. Компромиссным решением для создания удобных и простых в использовании и сопровождении информационных систем, эффективно работающих с базами данных, стало объединение Интернет/интранет-технологии с многоуровневой архитектурой. При этом структура информационного приложения приобретает следующий вид: браузер - сервер приложений - сервер баз данных - сервер динамических страниц - web-сервер.

По характеру хранимой информации БД делятся на фактографические и документальные . Если проводить аналогию с описанными выше примерами информационных хранилищ, то фактографические БД - это картотеки, а документальные - это архивы. В фактографических БД хранится краткая информация в строго определенном формате. В документальных БД - всевозможные документы. Причем это могут быть не только текстовые документы, но и графика, видео и звук (мультимедиа).

Автоматизированная система управления (АСУ) - это комплекс технических и программных средств, совместно с организационными структурами (отдельными людьми пли коллективом), обеспечивающий управление объектом (комплексом) в производственной, научной или общественной среде.

Выделяют информационные системы управления образования (Например, кадры, абитуриент, студент, библиотечные программы). Автоматизированные системы для научных исследований (АСНИ), представляющие собой программно-аппаратные комплексы, обрабатывающие данные, поступающие от различного рода экспериментальных установок и измерительных приборов, и на основе их анализа облегчающие обнаружение новых эффектов и закономерностей.Системы автоматизированного проектирования и геоинформационные системы.

Систему искусственного интеллекта, построенную на основе высококачественных специальных знании о некоторой предметной области (полученных от экспертов - специалистов этой области), называют экспертной системой. Экспертные системы - один из немногих видов систем искусственного интеллекта - получили широкое распространение, и нашли практическое применение. Существуют экспертные системы по военному делу, геологии, инженерному делу, информатике, космической технике, математике, медицине, метеорологии, промышленности, сельскому хозяйству, управлению, физике, химии, электронике, юриспруденции и т.д. И только то, что экспертные системы остаются весьма сложными, дорогими, а главное, узкоспециализированными программами, сдерживает их еще более широкое распространение.

Экспертные системы (ЭС) - это компьютерные программы, созданные для выполнения тех видов деятельности, которые под силу человеку-эксперту. Они работают таким образом, что имитируют образ действий человека-эксперта, и существенно отличаются от точных, хорошо аргументированных алгоритмов и не похожи на математические процедуры большинства традиционных разработок.

Архитектура информационной системы – концепция, определяющая модель, структуру, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов информационной системы.

Конструктивно архитектура обычно определяется как набор ответов на следующие вопросы:

· что делает система;

· как эти части взаимодействуют;

· где эти части размещены.

· на какие части она разделяется;

По степени распределённости отличают:

Настольные (desktop), или локальные ИС, в которых все компоненты (БД, СУБД, клиентские приложения) находятся на одном компьютере;

Распределённые (distributed) ИС, в которых компоненты распределены по нескольким компьютерам.

Распределённые ИС, в свою очередь, разделяют на:

- файл-серверные ИС (ИС с архитектурой «файл-сервер»);

Организация информационных систем на основе использования выделенных файл-серверов все еще является распространенной в связи с наличием большого количества персональных компьютеров разного уровня развитости и сравнительной дешевизны связывания PC в локальные сети.

Конечно, основным достоинством данной архитектуры является простота организации. многопользовательский режим работы с данными;

• удобство централизованного управления доступом;
• низкая стоимость разработки;
• высокая скорость разработки;
• невысокая стоимость обновления и изменения ПО.

Недостатки:

• проблемы многопользовательской работы с данными: последовательный доступ, отсутствие гарантии целостности;
• низкая производительность (зависит от производительности сети, сервера, клиента);
• плохая возможность подключения новых клиентов;
• ненадежность системы.

- клиент-серверные ИС (ИС с архитектурой «клиент-сервер»).

Клиент-сервер – вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг (сервисов), называемых серверами, и заказчиками услуг, называемых клиентами.

Преимуществами данной архитектуры являются:

• возможность, в большинстве случаев, распределить функции вычислительной системы между несколькими независимыми компьютерами в сети;
• все данные хранятся на сервере, который, как правило, защищен гораздо лучше большинства клиентов, а также на сервере проще обеспечить контроль полномочий, чтобы разрешать доступ к данным только клиентам с соответствующими правами доступа;
• поддержка многопользовательской работы;
• гарантия целостности данных.

Недостатки:

• неработоспособность сервера может сделать неработоспособной всю вычислительную сеть;
• администрирование данной системы требует квалифицированного профессионала;
• высокая стоимость оборудования;
• бизнес логика приложений осталась в клиентском ПО.

В файл-серверных ИС база данных находится на файловом сервере, а СУБД и клиентские приложения находятся на рабочих станциях.

В клиент-серверных ИС база данных и СУБД находятся на сервере, а на рабочих станциях находятся клиентские приложения.

В свою очередь, клиент-серверные ИС разделяют на двухзвенные и многозвенные.

В двухзвенных ИС всего два типа «звеньев»: сервер баз данных, на котором находятся БД и СУБД, и рабочие станции, на которых находятся клиентские приложения. Клиентские приложения обращаются к СУБД напрямую.

В многозвенных ИС добавляются промежуточные «звенья»: серверы приложений. Пользовательские клиентские приложения не обращаются к СУБД напрямую, они взаимодействуют с промежуточными звеньями. Типичный пример применения многозвенности - современные веб-приложения, использующие базы данных. В таких приложениях помимо звена СУБД и клиентского звена, выполняющегося в веб-браузере, имеется как минимум одно промежуточное звено - веб-сервер с соответствующим серверным программным обеспечением.