Способы представления данных информационных системах

Способы представления информации в информационных системах

Вы будете перенаправлены на Автор24

Способы представления информации в информационных системах — это способы индикации, регистрации, воспроизведения, размножения и отображения информации в информационных системах.

Введение

Сегодня большинство организаций функционируют в режиме отслеживания существенных объёмов постоянно изменяющейся информации, которую необходимо оперативно анализировать и вырабатывать оптимальные решения. При этом происходит непрерывное развитие компьютерных и информационных технологий. Фактически все передовые фирмы осуществляют у себя внедрение информационных технологий.

Основные термины и определения в сфере информационных систем в течение последнего времени не подвергались кардинальным изменениям, но весь набор определений приобрел более ёмкие и осязаемые формы, не допускающих разночтений в понятиях. Главными из них являются следующие определения:

1. Информационной системой является совокупность информации, которая расположена в специализированных базах и способна обеспечить их анализ и обработку с помощью информационных технологий и компьютерного оборудования.
2. Управлением информационными системами является применение методик реализации процессов планирования, анализа, конструирования, пуска и эксплуатации информационных систем организации для достижения поставленных целей.
3. Под архитектурой информационной системы понимается концептуальная конструкция, которая способна определить моделирование, структурные особенности, реализуемые функции и взаимосвязи компонентов информационной системы.
4. Бизнес-процессом является цепочка взаимосвязанных операций, направленных на формирование товаров или услуг.

Компании могут обеспечить себе высокую конкурентоспособность, если уровень совершенства их информационной системы согласован с уровнем развития самой компании. Информационная система может иметь функциональные подсистемы, разобщённые в пространстве по отделам и подразделениям компании, но имеющие необходимую архитектурную организацию и конфигурацию, программное и аппаратное обеспечение, управляющую систему и штат сотрудников. Интенсивно работающие организации никогда не испытывают информационной нехватки. Информация присутствует буквально везде, и в разных файлах персональных компьютеров, информационных базах, графических и видео презентациях, бумажных и электронных документах.

Готовые работы на аналогичную тему

Способы представления информации в информационных системах

Вся информация, используемая менеджером в ежедневной деятельности и при формировании решений, может быть условно поделена на следующие категории:

1. Информационные данные, которые прошли формализацию.
2. Информационные данные, которые прошли частичную формализацию.
3. Информационные данные, которые являются не формализованными.

Уровень формализации способен определить и формат решения, а именно:

1. Решения, имеющие структурированный формат.
2. Решения, имеющие частичную структуризацию.
3. Решения, имеющие неструктурированный формат.

Компьютерные устройства способны выполнять обработку информации, имеющей формализованный формат, то есть, представленной в виде набора чисел. Процесс формализации информации является наиболее важным элементом работы информационных систем. Примером информации, которая прошла формализацию, может быть отображение итогов работы организации в табличном формате в виде набора чисел. Эти таблицы с числовыми наборами могут отображать финансовый отчёт, итоговый баланс, финансовые транзакции, платежи и тому подобное. Обработку формализованной информации можно достаточно легко автоматизировать и данный процесс будет исполняться без участия человека.

Существенные объёмы информации, как правило, на высоких уровнях управления обычно не формализованы. Это могут быть как новостные сообщения из области политики, так и информация о конкурирующих компаниях или партнёрах, информация о коррекциях на фондовых и валютных биржах и тому подобное. Этот тип информационных данных очень сложно формализуется, но анализ данной информации является обязательным условием работы руководителей высокого ранга. В этих случаях основная ответственность за выработку решений и за их возможные последствия лежит на руководителе. Здесь определяющую роль играют его знания, жизненный и деловой опыт, присутствие компетенции и интуиции. Компьютерные информационные экспертные системы могут только дополнением к этим качествам.

Если информация является недостаточно структурированной и фрагментированной между разными платформами, операционными системами, разными системами управления базами данных (СУБД) и приложениями, то тогда очень важной считается концентрация по определённым общим правилам этой информации в массивы данных, которые называются метаданными. Решения по вопросам управления метаданными обеспечивают обширные возможности по доступу к массивам данных, которые прошли структуризацию, вместе с представлением их взаимоотношений с другими информационными массивами. Использование специальных хранилищ, репозитариев, то же способствует рационализации информации или приданию смысловых значений этим информационным данным за счёт идентификации и сравнения.

Знания не могут обладать большой ценностью, если они не являются руководством к действию или не предназначаются для использования в процессах бизнеса. Пользователям нужно такое представление информации, которое соответствует их конкретному процессу бизнеса. На рынке есть большое число программных приложений, которые предназначены для решения разных общих и конкретных проблем. Такими приложениями могут считаться следующие программные продукты:

1. Системы, которые реализуют генерацию отчётов с формальным представлением информации.
2. Аналитические системы, которые предназначены для реализации сложных аналитических вычислений.
3. Системы, которые предназначены для генерации персональных запросов, анализа и реализации отчётных документов для определённой категории пользователей.

Источник

Способы представления данных в информационных системах

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы заключается в том, что компьютерные технологии изначально возникли как средство автоматизации расчетов. Следующим типом обрабатываемой информации был текст. Сначала тексты просто объясняли сложные столбцы чисел, но затем машины стали преобразовывать текстовую информацию все более и более значительно. Дизайн текстов быстро вызвал желание людей дополнить их графиками и рисунками. Были предприняты попытки частично решить эти проблемы в рамках символического подхода: были введены специальные символы для рисования таблиц и диаграмм. Но практические потребности людей в графике сделали его появление среди типов компьютерной информации неизбежным. Числа, тексты и графика образовывали некоторое относительно замкнутое множество, которого было достаточно для решения многих задач на компьютере. Постоянное увеличение скорости компьютерных технологий создало широкие технические возможности для обработки аудиоинформации, а также для быстро меняющихся изображений.

Объектом исследования, представленным в теоретической части, являются данные в информационных системах.

Целью работы является рассмотрение форматов данных их представления в информационных системах.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

• Изучить уровни представления и их внутреннюю структуру;

• Рассмотреть классификацию структур данных;

• Изучить способы представления данных;

• Рассмотреть элементарные данные.

Задача, поставленная во второй части курсовой работы, состоит в том, чтобы рассмотреть способы представления данных в информационных системах.

1. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

Области применения информационных систем разнообразны. В этих условиях трудно найти две одинаковые системы. Они отличаются разнообразием основных свойств и особенностей, например: характер обрабатываемой информации, целевые функции, технический уровень системы и т. д. Перечисленные функции влияют на форму представления информации как в системе, так и в системе. для пользователя характер процессов обработки информации и взаимодействия информационных систем со средой, состав оборудования и программного обеспечения.

Классификация информационных систем по основным признакам была проведена ранее в разделе. Очевидно, что предметом этого рассмотрения следует считать автоматизированные и автоматические информационные системы, в которых компьютеры используются для хранения, обработки и извлечения информации. Конечно, сегодня эти системы отличаются широкими функциональными возможностями, способностью хранить и обрабатывать очень большие объемы информации. Характерной особенностью этих систем является широкое использование компьютеров в самых разнообразных узлах и сборках, в частности, в системах сбора, подготовки, передачи и выдачи информации.

Любая информационная система работает в среде внешней среды, которая для нее является источником ввода и потребителем выходной информации. В рамках такой системы, начиная от входа в систему и заканчивая выходом из нее, поток информации проходит несколько этапов обработки. Как известно, основные этапы обработки информации включают сбор, регистрацию и первичную обработку, передачу по каналу связи от источника к компьютеру, создание и обслуживание информационных массивов, обработку и генерацию выходных форм, передачу по каналам связи из компьютеры для потребителей, преобразование в удобную форму для восприятия пользователем.

Информация, поступающая в компьютерную информационную систему, отображает состояние объектов или отдельных компонентов окружающего мира, а в алгоритмах приведены некоторые правила ее обработки, соответствующие правилам ее обработки в среде.

Информация, поступающая в компьютеры, располагается в памяти, образуя информационные массивы, из которых состоит информационный фонд. Информационные массивы имеют определенную структурную организацию, которая связана со структурным составом объекта реального мира, связями между его отдельными элементами и их характеристиками.

Над элементами массива и фонда в целом выполняются различные операции обработки, основными из которых являются: логические и арифметические операции, операции сортировки и поиска, ведение и исправление информации. В результате этих операций обеспечивается актуальность информации, то есть существует необходимость соответствия между внешним миром и фактически его компьютерной моделью. Кроме того, выходная информация генерируется в соответствии с заданием на обработку.

1.1 Уровни представления данных в информационных системах

Как уже было установлено, автоматизированные информационные системы хранят и обрабатывают информацию об объектах реального мира. Большие объекты из-за естественной сложности могут быть разделены, используя принцип декомпозиции, на отдельные единицы и узлы.

Некоторый набор информации, описывающей конкретный объект или его часть, называется логической записью или просто записью. Набор записей, описывающих набор объектов определенного класса, называется информационным массивом.

В реальном мире между объектами или их отдельными единицами существуют определенные отношения и взаимосвязи, которые имеют разную степень сложности. Во время разработки систем обработки и хранения информации эти отношения идентифицируются и отображаются путем структурирования записей и информационных массивов. Организация информационного массива, который обеспечивает определенные связи и связи между данными, называется структурой данных. Чтобы обработка данных в компьютере не теряла своего содержимого, значение отношений, существующих между объектами в реальном мире, не нарушается, структуры должны поддерживаться, т.е. любые манипуляции, выполняемые с данными во время их обработки, не должны уничтожить структуру данных. Структура отображает свойства описываемого объекта, поэтому разрушение структуры приведет к потере ее свойств в результате неадекватного описания объекта..

Структура данных как совокупность элементов и связей между ними

Рис. 1.1. Взаимосвязь между объектом и структурой данных

Существует три уровня представления данных: логический уровень, уровень хранения и физический уровень.

На логическом уровне они работают с логическими структурами данных, которые отражают реальные отношения, существующие между объектами, и их характеристиками, то есть указывают, как данные представляются пользователю системы. При разработке логических структур данных также учитываются информационные потребности пользователей системы и характер задач, для которых они предназначены. Единицей информации на этом уровне является логическая запись, объект, описываемый соответствующей логической записью, характеризуется определенными признаками — свойствами, которые выражаются как атрибуты записи. На логическом уровне разработчик системы устанавливает список функций, который полностью характеризует описанный класс объектов. Набор признаков и их взаимосвязь определяют внутреннюю структуру логической записи.

Логическая структура данных должна исчерпывающе характеризовать объекты, в отношении которых обрабатывается АИС; адекватно отражать реальные отношения между объектами и их характеристиками; обеспечить удовлетворение информационных потребностей пользователей системы и задач приложения. Какие из свойств объекта должны отражать атрибуты записи, разработчик системы решает на основе известных принципов достаточности.

На логическом уровне представления данных техническое и математическое программное обеспечение системы (тип компьютера, тип памяти, язык программирования, операционная система) не учитывается.

На уровне хранения они работают со структурами хранения — представлениями логической структуры данных в памяти компьютера. Структура хранения должна полностью отображать логическую структуру данных и поддерживать ее в процессе функционирования АИС (автоматизированная информационная система). Единица информации на этом уровне также является логической записью. АИС должна преобразовывать логический уровень в уровень хранения, избегая искажений.

Операционная память машины и внешняя память имеют разные возможности, поэтому средства и методы организации данных в ОЗУ (RAM) и на OVC (внешние устройства хранения) различны. При разработке или выборе структуры хранения принимается во внимание тип хранилища, в котором будут храниться данные, устанавливается тип и формат данных и определяется метод поддержания логической структуры.

Существуют различные способы представления данных в ОЗУ и в OVC, и одна и та же логическая структура данных может быть реализована в памяти компьютера различными структурами хранения. Каждая структура хранения обеспечивает определенный способ доступа к данным и определенные возможности для манипулирования данными. Он характеризуется количеством памяти, необходимой для хранения данных. Эффективность обработки данных напрямую зависит от выбора структуры хранения. Правильно подобранная структура хранилища обеспечивает быстрый поиск необходимых данных, возможность добавления новых и удаления устаревших записей без разрушения логической структуры, а также возможность корректировки записей, минимальное потребление памяти компьютера.

Структура хранилища поддерживается программным обеспечением. Для реализации ряда структур хранения требуются определенные языки программирования, поэтому при разработке или выборе структуры хранения следует учитывать возможности языка программирования, на котором будут написаны программы данных.

На физическом уровне представления данных работают с физическими структурами данных. На этом уровне решается задача реализации структуры хранения непосредственно в определенной памяти конкретного компьютера. Единицей информации на этом уровне является физическая запись, представляющая часть носителя, на которой размещена одна или несколько логических записей. При разработке структур памяти анализируются параметры конкретных технических средств: тип и объем памяти, метод адресации, метод и время доступа к данным. На этом уровне решаются задачи организации обмена данными между основной и внешней памятью компьютера.

Рис. 1.2. Уровни представления данных

При разработке структур данных всех уровней должен быть обеспечен принцип независимости данных. Физическая независимость данных означает, что изменения в физическом расположении данных и в технической поддержке системы не должны влиять на логические структуры и прикладные программы, то есть не должны вызывать изменения в них. Независимость логических данных означает, что изменения в структурах хранения не должны вызывать изменений в логических структурах данных и прикладных программах. Кроме того, изменения, внесенные в логические структуры данных из-за появления новых пользователей и новых запросов, не должны влиять на прикладные программы других пользователей системы.

Соблюдение принципа независимости данных позволяет использовать определенные типы данных: виртуальные и прозрачные данные.

Виртуальные данные существуют только на логическом уровне. Кажется, что эти данные действительно существуют у программиста, и он использует их в своих программах. Каждый раз, когда к данным обращаются, операционная система определенным образом генерирует их на основе других данных, физически существующих в системе. Объявление некоторых данных виртуальными экономит память машины.

Кажется, что прозрачные данные не существуют на логическом уровне. Это позволяет скрыть от программиста или пользователя многие сложные механизмы, используемые при преобразовании логических структур данных в физические, и упростить прикладные программы..

1.2. Внутренняя структура данных

Логические обозначения составляют основу информационных массивов в информационных системах. Логическая запись состоит из отдельных элементов, связанных определенными отношениями, и может иметь многоуровневую структуру. Формирование элементов более высокого уровня из нижних элементов осуществляется в соответствии с определенными правилами.

Элементами первого, нижнего уровня являются элементарные данные: числа, символы, логические данные, знаки. Элементарные данные считываются и обрабатываются программой в целом, доступ к ее частям невозможен. Обычно эти данные не являются непосредственным объектом поиска информации, но в некоторых случаях они должны быть доступны. Так, например, в процессе поиска может возникнуть необходимость сравнить отдельные символы.

Элементарные данные каждого типа имеют определенную форму представления в памяти; для их хранения выделяется строго определенный объем памяти. Знание форматов хранения элементарных данных позволяет рассчитать объем памяти, необходимый для размещения данных и программ.

Элементом второго уровня является поле записи. Это последовательность элементарных данных, которая имеет определенное значение, но не имеет значимой полноты. Данные, образующие отдельное поле записи, описывают соответствующий атрибут — свойство объекта.

Каждая особенность объекта имеет имя и значение (рис. 1.1.). Например, для учеников, чьи записи хранятся в AIS, в качестве знаков можно использовать идентификационный номер ученика, фамилию и знак средней оценки. Каждый конкретный ученик характеризуется определенными значениями этих знаков, например, названием знака. Средний балл, значение 4,7. Отдельные студенты различаются в значениях знаков одного и того же имени.

Очевидно, что количество признаков, характеризующих объект, определяет количество полей в записи. Каждое поле содержит значение соответствующего атрибута. Поля записи названы, и имя поля может совпадать с именем атрибута.

Знак, используемый для идентификации записи во время обработки или поиска, называется ключом или ключом записи. Поле ввода, содержащее ключ, называется полем ключа. Если каждое из возможных значений ключа идентифицирует одну запись, такой ключ называется уникальным. Таким образом, идентификационный номер студента является уникальным ключом для каждой записи в массиве, хранящем информацию о студентах в данном университете.

Запись может содержать дополнительные поля для хранения служебной информации: теги, ссылки, различные указатели. Поле записи может быть объектом поиска информации в различных приложениях, а также в тех случаях, когда это поле является ключевым. Однако, как уже отмечалось, поле записи не имеет смысловой полноты. Например, поле «СРЕДНИЙ ШАР» может быть объектом поиска, но информационное значение этого поля будет иметь значение только тогда, когда известны фамилия, имя и отчество учащегося.

Понятие поля записи не следует отождествлять с понятием поля машинной памяти. Эти понятия относятся к различным уровням представления данных. Для хранения записи поле может быть использовано как блок памяти компьютера фиксированной и переменной длины.

Поля записи объединяются в группу данных (агрегация данных, сгруппированные данные). Группа данных — элемент третьего уровня внутренней структуры записи — это именованная коллекция элементов данных, которая рассматривается как единое целое. Например, груп­па данных, имеющая наименование АДРЕС, состоит из элементов данных ГОРОД, УЛИЦА, НОМЕР ДОМА, НОМЕР КВАРТИРЫ. В качестве своего элемента группа может иметь другую группу данных. Группа данных имеет определенный смысл и может быть объектом поиска, но не имеет смысловой завершенности. Так, например, адрес полезно знать лишь в том случае, если известно, чей он.

Логическая запись — это именованная коллекция полей или групп данных. Запись представляет собой отдельную логическую единицу и имеет значительную полноту.

Каждая запись описывает отдельный объект или класс объектов. Логическая запись является непосредственным предметом поиска информации, основной единицей обработки информации.

Список полей, последовательность их расположения и взаимосвязь между ними составляют внутреннюю структуру записи, которая в конечном итоге определяет тип записи. Поля записи могут быть расположены один за другим, в этом случае запись называется неструктурированной. Запись может быть структурированной, со сложными нелинейными связями между полями. Структурирование записей является одним из основных понятий баз данных.

Рис. 1.3. Структурированные и неструктурированные записи

Отдельные логические записи, которые описывают определенный класс объектов, группируются в информационный массив. Массивы, хранящиеся в ВЗУ, называются файлами. Файл имеет имя и рассматривается как единое целое. Например, совокупность записей всех студентов учебной группы можно рассматривать как отдельный файл.

Рис. 1.4. Логические записи, информационные массивы и файлы

1.3 Классификация структур данных

Ранее говорилось, что в ходе работы АИС записи и массивы претерпевают изменения. В то же время новые записи добавляются в массивы, и записи становятся ненужными. В связи с этим различаются операции над массивами и операции над содержимым отдельных записей, которые составляют массивы.

Процесс поддержания массива информации в его текущем состоянии, который состоит в добавлении (включении) и удалении (исключении) записей, называется обслуживанием.

Отдельные характеристики объектов могут со временем меняться, поэтому в записи должны быть внесены соответствующие изменения. Процесс внесения изменений в записи называется корректировкой или модификацией.

Конечной целью любой операции, выполняемой в АИС, является отдельная запись. Чтобы добавить, удалить или настроить обработку информации, содержащейся в конкретной записи, сначала необходимо найти нужную запись или ее местоположение в массиве. Таким образом, поисковые операции являются традиционными для систем обработки и хранения информации и, можно считать, наиболее часто выполняемыми операциями в AИС. Поиск записей должен выполняться как можно быстрее, поскольку время поиска существенно определяет общее время обработки информации. Очевидно, что эти свойства AИС зависят от того, как организован уровень хранилища и какие правила, алгоритмы применяются для поиска записей в массивах и файлах.

Рис 1.5. Операции над записями в массивах

Чтобы обеспечить «жизнеспособность» информационного массива структуры, в которую организованы данные, они должны обеспечить возможность поддержки массива и настройки отдельных записей, быстрого поиска записей и минимального потребления памяти для массива. Перечисленные требования противоречивы, поэтому ужесточение требований, ведущих к улучшению некоторых характеристик АИС, может сопровождаться ухудшением других. При выборе структуры данных они часто останавливаются на компромиссном решении.

Структуры данных делятся на линейные и нелинейные структуры. В нелинейных структурах, в отличие от линейных, связь между элементами структуры (записями) определяется отношениями подчиненности или некоторыми логическими условиями. Линейные структуры данных включают в себя массив, стек, очередь, таблицу. Тенденции, графики, многосвязные списки и структуры списков принадлежат нелинейным структурам.

Ряд структур данных после создания не позволяет включать или исключать записи, а только позволяет их корректировать. Это структуры фиксированного размера. Структуры переменного размера позволяют включать и исключать записи, что позволяет динамически изменять массив данных. В зависимости от того, как структуры представлены в памяти компьютера (последовательная или подключенная), структурам переменного размера предоставляется возможность увеличиваться и уменьшаться либо в предварительно зарезервированном блоке памяти, либо во всем свободном адресном пространстве. В первом случае необходимо заранее знать количество элементов структуры и выделить блок памяти для максимального размера информационного массива. Если количество элементов структуры оказалось больше ожидаемого, то дополнительные элементы не смогут быть размещены в памяти. Если элементов меньше, память останется неиспользованной. Со связанным представлением структуры переменного размера могут свободно расти и сжиматься. Количество элементов конструкции может быть неизвестно заранее.

Рис. 1.6. Последовательное и связное представление структур данных

Разные структуры данных обеспечивают разный доступ к своим элементам: в одних структурах доступ возможен к любому элементу, в других — к строго определенному. Ограничение доступа сопровождается увеличением времени поиска необходимых записей.

Структуры данных могут быть однородными и разнородными. В однородных структурах все элементы представлены записями одного типа. В гетерогенных структурах элементы одной структуры могут быть записями разных типов.

1.4 Последовательное и связанное представления данных в памяти

На уровне хранения в памяти компьютера данные могут иметь последовательное или связанное представление (см. Рис. 1.7). Соответственно, структуры хранения различаются с использованием согласованного представления данных и связанного представления данных.

В последовательном представлении данные в памяти машины расположены в соседних последовательных ячейках. В этом случае физический порядок записей полностью согласуется с логическим порядком, определяемым логической структурой, то есть логическая структура поддерживается физическим порядком данных. Набор записей, помещаемых в последовательные ячейки памяти, называется последовательным списком.

Для хранения информационного массива в виде последовательного списка в памяти выделяется блок свободных ячеек для максимального размера массива. Записи, имеющие следующий логический порядок: Зап. В, Зап. А, Зап. F, Зап. С, . Зап.N, — разместятся в памяти машины так, как это показано на рис. 1.7,а.. Вновь появившиеся записи размеща­ются в конце блока на свободном участке памяти. Если количество новых записей окажется больше, чем число свободных ячеек в зарезерви­рованном блоке, то эти записи не удастся разместить в памяти. Если же записей окажется меньше, чем предполагалось, то память останется неис­пользованной.

В процессе ведения информационного массива записи добавляются и удаляются. Вновь пришедшие записи добавляются в конец списка. Так, запись (N + 1)-я будет размещена в ячейке с адресом 100 + (N + 1). При удалении записей в памяти остаются свободные ячейки. На рис. 1.7,б добавлена запись (N + 1)-я и удалены две записи: Зап. А и Зап. F, Ячейки 102 и 103 оказались свободными. Список, содержащий свободные ячейки памяти, будет свободным. Со временем значительное количество клеток может стать свободным. Чтобы эти разделы памяти не были пустыми, время от времени весь массив данных перезаписывается, а все записи перемещаются, как показано на рис. 1.7, б. Перезапись массива требует дополнительного компьютерного времени. В процессе обновления массива обновляемые записи считываются из памяти и в них вносятся необходимые изменения. Исправленные записи записываются обратно в конец списка в свободных ячейках.

Последовательное представление данных обычно используется для реализации линейных структур данных в случаях, когда можно предсказать максимальный размер массива.

Приложения AИС часто имеют дело с данными, которые постоянно обновляются, исправляются, и представление данных в виде последовательного списка приводит к неэффективному использованию памяти, потере компьютерного времени для перезаписи массива. Для ряда задач последовательное представление данных обычно не применимо. В таких случаях связанное представление используется для организации структуры данных.

Источник