Что такое структурная информационная модель на примере файловой системы
В. 9. Структурные информационные модели.
Структурные информационные модели определяют построение таких важных средств, как базы данных (структурированные хранилища информации) и, соответственно, системы управления базами данных (СУБД).
В тех случаях, когда необходимо переработать большой объем информации, ее нужно структурировать, т.е. выделить в ней элементарные составляющие и их взаимосвязи.
Информационная структура представляет собой упорядоченную систему данных. Наиболее простыми информационными структурами являются списки, таблицы, схемы, графы.
Пример табличного структурирования информации — школьное расписание уроков.
Основными структурными моделями являются иерархическая, сетевая и табличная.
Иерархическая модель представляется в виде дерева, где отдельные элементы объекта являются узлами, а стрелочки показывают связи между этими элементами (рис. 1).
Такая модель обладает следующими свойствами:
1. Иерархия начинается с верхнего узла. Каждый узел имеет характеристики (атрибуты), которые описывают моделируемый объект в данном узле.
2. Чем ниже уровень, тем выше зависимость» узла.
3. Каждый узел имеет только одну связь с более высоким уровнем. Каждый узел может иметь несколько связей с «зависимыми» (более низкими) уровнями.
4. Доступ к любому элементу структуры осуществляется только черед верхний узел по принципу «сверху-вниз».
5. Количество узлов не имеет ограничений.
Например, в биологии весь животный мир рассматривается как иерархическая система (тип, класс, отряд, семейство, род, вид). В информатике используется иерархическая файловая система.
В сетевой модели каждый узел может иметь любое количество связей с другими узлами без соблюдения какой бы то ни было иерархии (рис. 2).
Сетевые информационные модели применяются для отражения таких систем, в которых связь между элементами имеет сложную структуру. Например, различные части сети Интернет (американская, европейская, российская и т.д.) связаны между собой высокоскоростными линиями связи. При этом какие-то части (американская) имеют прямые связи со всеми региональными частями, в то время как другие могут обмениваться информацией между собой только через американскую часть (например, российская и японская).
В табличной моделикаждой объект моделируемой системы описывается в виде таблицы с набором атрибутов. Атрибуты, или поля, — это построчные ячейки таблицы. Взаимосвязь между таблицами описывается отношениям между полями.
Взаимосвязь между полями разных таблиц может иметь три вида:
1. «Один к одному». Одному элементу первого объекта соответствует только один элемент второго объекта. Например, конкретному человеку может соответствовать не более одного номера паспорта, а одному номеру паспорта — не более одного конкретною человека.
2. «Один ко многим». Одному элементу первого объекта может соответствовать несколько элементов второго объекта, а одному элементу второго объекта может соответствовать только один элемент первого объекта. Например, в 11 «А» классе школы № 5 может учиться несколько учеников, а конкретный ученик школы № 5 может учиться не более чем в одном классе.
В.10. Кодирование текстовой информации.
Любые числа в памяти компьютера кодируются числами двоичной системы счисления. Для этого существуют правила перевода.
Однако в памяти ЭВМ хранятся и другие виды информации. Компьютер работает с разными видами информации, такими как: текстовая, числовая, графическая, звуковая.
С точки зрения ЭВМ текст состоит из отдельных символов. К числу символов принадлежат не только буквы (заглавные или строчные, латинские или русские), но и цифры, знаки препинания, спецсимволы типа «=», «(«, «&» и т.п. и даже пробелы между словами.
Итак, любое математическое выражение или слово состоит из отдельных элементов – символов.
Символы на экране компьютера формируются на основе двух вещей — наборов векторных форм всевозможных символов (они находятся в файлах со шрифтами) и кода, который позволяет выбрать из этого набора векторных форм именно тот символ, который нужно будет использовать.
Кодирование текстовой информации заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до 255 или соответствующий ему двоичный код от 00000000 до 11111111.
• Формула определения количества информации: N = 2b,
• где N – мощность алфавита (количество символов),
• b – количество бит (информационный вес символа).
В алфавит мощностью 256 символов можно поместить практически все необходимые символы. Такой алфавит называется достаточным.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Что такое структурная информационная модель на примере файловой системы
Исследование некоторой реальной системы состоит из двух этапов: этапа анализа и этапа синтеза.
Системным анализом называется исследование реальных объектов и явлений с точки зрения системного подхода, состоящее из этапов анализа и синтеза.
Модель «черного ящика»
В простейшем случае бывает достаточно иметь представление о взаимодействии системы с внешней средой, не вдаваясь в подробности ее внутреннего устройства. Например, при использовании сложной бытовой техники вам совсем не обязательно знать ее устройство. Достаточно знать, как ею пользоваться, т. е. какие управляющие действия можно с ней производить (что на входе) и какие результаты вы будете при этом получать (что на выходе). Все эти сведения содержатся в инструкции для пользователя.. Такое описание системы называется моделью «черного ящика» (рис. 1.2).
Модель состава
Как отмечалось выше, результатом анализа системы является определение ее состава. Если описание системы ограничить перечислением ее частей, то мы получим модель состава. Например, модель состава системы «Университет» представлена на рис. 1.3.
Каждая из отмеченных на рис. 1.3 составляющих системы «Университет» является подсистемой со своим составом. Поэтому для этих подсистем также можно построить свои модели состава. Разумеется, такой модели недостаточно для того, чтобы понять, как функционирует университет. И все-таки она дает более подробное представление об университете, чем модель «черного ящика».
Структурная модель системы
Структурную модель системы еще называют структурной схемой. На структурной схеме отражается состав системы и ее внутренние связи. Для отображения структурной схемы системы используются графы.
Еще один пример графа показан на рис. 1.5. Это структурная модель молекулы углеводорода. Вершинами являются атомы водорода и углерода, ребра отображают валентные связи.
Связь между двумя станциями метро, соединенными линией движения, является двунаправленной, поскольку поезда могут двигаться в обе стороны. Валентная связь между атомами молекулы также не имеет выделенного направления. Такие графы называются неориентированными. Если же связь между двумя элементами системы действует только в одну сторону, то на графе она отображается направленной стрелкой. Такой граф называется ориентированным. Направленные линии связи на графе называются дугами.
На практике часто встречаются системы с иерархической структурой, граф которых называется деревом (рис. 1. 7).
Система основных понятий
Вопросы и задания
1. Какие существуют типы моделей систем? Чем они различаются?
2. Что такое граф? Из чего он состоит?
3. Какой граф называется неориентированным? Приведите примеры.
4. Какой граф называется ориентированным? Приведите примеры.
5. Нарисуйте в виде графа систему, состоящую из четырех одноклассников, между которыми существуют следующие связи (взаимоотношения): дружат — Саша и Маша, Саша и Даша, Маша и Гриша, Гриша и Саша. Анализируя полученный граф, ответьте на вопрос: с кем Саша может поделиться секретом, не рискуя, что тот станет известен кому-то другому?
6. Нарисуйте два варианта графа системы «Компьютер», содержащего следующие вершины: процессор, оперативная память, внешняя память, клавиатура, монитор, принтер:
а) линия связи обозначает отношение «передает информацию»;
б) линия связи обозначает отношение: «управляет».
Презентация. Модели систем. Системный анализ смотреть
Информационная модель и её описание
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
Информационная система (ИС) – это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.
Для эффективного функционирования ИС используются базы данных (БД) и системы управления базами данных (СУБД).
ИС позволяют значительно упростить работу с большими объемами информации, которую необходимо хранить длительное время, и над которой необходимо выполнять различные операции.
Тема курсового проекта: Проектирование реализации операций бизнес-процесса «Покупка сырья и материалов».
Данная тема является актуальной для предприятий и организаций, имеющих дело непосредственно с покупкой сырья и материалов.
Покупка сырья и материалов предполагает:
Объект исследования – предприятие ЗАО «Альбатрос».
Предмет исследования – бизнес-процессы «Покупка сырья и материалов».
Цель курсового проектирования – проектирование реализации операций бизнес-процесса «Покупка сырья и материалов» для предприятия ЗАО «Альбатрос».
Задачами курсового проектирования являются:
Структура курсового проекта включает в себя две части: аналитическая, проектная.
Аналитическая часть включает выбор задач автоматизации, описание существующих бизнес-процессов и документооборота, описание проектных решений.
Проектная часть включает описание информационной модели, характеристику видов информации, характеристику базы данных, описание программных модулей и контрольный пример.
Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1. Выбор комплекса задач автоматизации
Проектируемая информационная система «Покупка сырья и материалов» предназначена для автоматизации процесса ведения учета о покупке сырья и материалов предприятием.
Покупка сырья и материалов предполагает:
Таким образом, бухгалтерский учет по покупке сырья и материалов взаимодействует со складским учетом по оприходованию купленных сырья и материалов, которое выполняется на основании документов, поступающих из бухгалтерии.
Определим границы рассматриваемой задачи. В рамках курсового проектирования будем рассматривать только ведение бухгалтерского учета по операциям покупки сырья и материалов.
При небольшой номенклатуре приобретаемого сырья и материалов и небольшом количестве операций по их приобретению материалы и сырье в момент поступления в организацию могут сразу оцениваться по фактической себестоимости, так как весь объем затрат, связанных с их приобретением, как правило, уже известен к этому моменту.
В этом случае в момент поступления сырья и материалов в организацию их оприходование отражается по дебету счета 10 «Материалы» в корреспонденции со счетами учета расчетов с поставщиками и подрядчиками, дебиторами и кредиторами (кредит корреспондирующего счета зависит от источника получения материалов).
Пример операций, сопровождающих бухгалтерский учет по покупке сырья и материалов, приведем на рис. 1-2.
Рисунок 1 –Учет бухгалтерских операций (вариант 1)
Рисунок 2 – Учет бухгалтерских операций (вариант 2)
В результате проектирования ИС «Покупка сырья и материалов» автоматизируем следующие функции:
Входные информационные потоки: список счетов, первичные документы (счет-фактура, учредительные документы и т.д.).
Выходные информационные потоки: отчет «Список операций за период», отчет «Ведомость покупки сырья и материалов по месяцам года».
Решением рассматриваемой задачи по бухгалтерскому учету покупки сырья и материалов занимается бухгалтер предприятия. Бухгалтер на основании первичных документов регистрирует бухгалтерские операции (проводки) и передает документы работникам склада.
Основные понятия: проводка (операция), счет, дебет, кредит, корреспонденция счета, первичные документы, счет-фактура и т.д.
1.2. Характеристика существующих бизнес-процессов
Методология IDEF0 предписывает построение иерархической системы диаграмм: контекстная диаграмма системы и диаграммы декомпозиции.
Проектирование функциональной модели ИС начинается с построения контекстной диаграммы (рис.3).
Контекстная диаграмма дает общее представление о потоках входящей и выходящей информации, механизмах и управлении бизнес-процессами. Так на вход системы поступают данные в виде следующих информационных потоков:
На выходе системы получаем отчеты и документы, необходимые для бухгалтера. Управляющим воздействием на бизнес-процесс являются нормативные документы, законодательство. В качестве механизма выступают бухгалтер и ПО (программное обеспечение).
Рисунок 3 – Контекстная диаграмма
После создания контекстной диаграммы проводится функциональная декомпозиция, т.е. система разбивается на подсистемы и каждая подсистема описывается отдельно (диаграммы декомпозиции). Затем каждая подсистема, при необходимости, разбивается на более мелкие и т.д. Каждый фрагмент системы в результате такого разбиения изображается на отдельной диаграмме декомпозиции.
Процесс «Деятельность по покупке сырья и материалов» разбивается на следующие процессы: Ведение списка счетов, Учет первичных документов, Ведение журнала операций, Подготовка отчетов.
Диаграмму декомпозиции представим на рис.4.
Рисунок 4 – Диаграмма декомпозиции A0
Диаграммы потоков данных (DFD) используются для описания движения документов и обработки информации как дополнение к диаграммам IDEF0. DFD диаграмма отражает функциональные зависимости значений, которые вычисляются в системе, при этом включает входные и выходные значения, а также внутренние хранилища данных.
DFD-диаграмма – это граф, на котором показано движение значений данных от их источников через преобразующие их процессы к их потребителям в других объектах.
Диаграмма потоков данных представлена на рис.5.
Рисунок 5 – Диаграмма потоков данных
1.3. Характеристика документооборота, возникающего при решении задачи
Основными документами, используемыми при решении данной задачи, являются первичные документы (счет-фактура, накладная и т.д.).
Каждая операции по покупке сырья и материалов сопровождается каким-либо первичным документом.
Схему документооборота представим на рис. 6.
Рисунок 6 – Схема документооборота
1.4. Обоснование проектных решений по информационному обеспечению
К входным документам относятся первичные документы (счет-фактуры, накладная и т.д.).
В нашем случае неважно, что собой представляют унифицированные формы данных документов, так как непосредственно их формирование в рамках задачи не используется.
К выходным данным отнесем: отчеты и документы. Вид выходных данных зависит от того для представления каких данных они подготовлены (список, карточка, с группировкой или без и т.д.).
Для ввода информации удобнее использовать ленточные формы, представляющие собой некоторый список данных.
При решении рассматриваемой задачи будем использовать системные классификаторы, т.е. такие которые действуют внутри заданного предприятия.
Используемые системы кодирования приведем в табл. 1.
Таблица 1 – Используемые системы кодирования
Кодируемое множества объектов
Длина кода
Система кодирования
Система классификации
Вид классификатора
В рамках решаемой задачи всю входную информацию можно разделить на два вида:
Таблица 2 – Условно-постоянная информация
Наименование
Обозначение
Таблица «Бухгалтерские счета»
Справочник первичных документов
Таблица «Первичные документы»
В целом информационная база (ИБ) проектируемой системы для рассматриваемой задачи представляет собой совокупность объектов: таблицы, формы, запросы и отчеты, объединенных в один файл БД (.mdb).
1.5. Обоснование проектных решений по программному обеспечению
Операционная система – это программный комплекс, обеспечивающий управление выполнением программ задач пользователя, вводом-выводом и обменом данных, распределением ресурсов ЭВМ и т.д.
ОС выполняет большое число функций управления прикладными процессами, областью взаимодействия, памятью, внешними устройствами, обеспечением безопасности данных, хранением данных, диагностикой неисправностей системы, интерфейсом, учетом используемых ресурсов.
Операционные системы различаются особенностями реализации алгоритмов управления ресурсами компьютера (однозадачные и многозадачные, однопользовательские и многопользовательские, локальные и сетевые и т.д.), областями использования.
В качестве операционной системы используем ОС семейства Windows версии 7, которая является многозадачной, многопользовательской системой.
При выборе базы данных очень важно выбрать БД, которая в наибольшей степени соответствуют предъявляемым к системе требованиям.
Наиболее известными СУБД являются Microsoft Access, Oracle, MS SQL Server.
Microsoft Access на сегодняшний день является одной из самых популярных настольных СУБД.
Основными объектами в СУБД MS Access являются таблицы, запросы, формы, отчеты и др.
Таблицы – это фундаментальные объекты реляционной БД (РБД), в которых хранится основная часть всех данных приложения пользователя. Каждая отдельно взятая таблица, как правило, хранит данные по конкретной тематике. Все информация в таблице организована с помощью строк (записи) и столбцов (поля).
Запросы – это объекты, которые служат для извлечения данных из одной или нескольких таблиц, а также предоставления их пользователю в удобном виде. С помощью запросов можно выполнять поиск и выборку данных, сортировку, а также преобразование данных и выполнение простейших вычислений и т.д.
Форма – это объект, который предназначен для удобства ввода и отображения данных. Форма не содержит конкретных данных, а является лишь форматом показа данных пользователю на экране.
Отчет – это объект, который предназначен для создания документа, который, в свою очередь, может быть распечатан на принтере или включен в документ другого приложения.
СУБД MS Access предоставляет следующие функциональные возможности:
Современная СУБД Oracle – это мощный программный комплекс, который позволяет создавать приложения любой степени сложности. Ядром СУБД Oracle является БД, которая хранит информацию, количество которой за счет предоставляемых средств масштабирования практически безгранично. Одновременно работать с данными с высокой степенью эффективности может практически любое количество пользователей, без снижения производительности системы при резком увеличении их числа.
СУБД Oracle является клиент-серверной СУБД, вследствие чего, она предназначена для компаний, которые имеют компьютерную систему с мощным сервером. СУБД Oracle является реляционной СУБД, но в тоже время содержит элементы объектно-ориентированных моделей.
Необходимо отметить, что разработанная компанией Oracle система оптимизации одновременного доступа к БД является одной из важнейших характеристик архитектуры СУБД Oracle. В СУБД Oracle отсутствуют блокировки на чтение данных, что позволяет СУБД Oracle выполнять за секунду больше транзакций в расчете на одного пользователя, чем любая другая БД.
Механизмы масштабирования в СУБД Oracle позволяют безгранично увеличивать мощность и скорость работы сервера Oracle и своих приложений, простым добавлением новых узлов кластера.
К преимуществам СУБД Oracle относятся:
К недостаткам СУБД Oracle относится сложность администрирования БД.
В качестве СУБД выбрана система Oracle, в большей степени опираясь на то, что имеющаяся на предприятии ИС разработана на основе данной СУБД.
В качестве СУБД для реализации системы выберем MS Access версии 2003.
Можно выделить два основных подхода к проектированию информационных систем: структурный и объектно-ориентированный.
Сущность структурного подхода к разработке ИС заключается в ее декомпозиции на автоматизируемые функции, т.е. система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и т.д. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимосвязаны.
В структурном анализе используются в основном две группы средств, которые иллюстрируют функции, выполняемые системой и отношения между данными. Каждой группе средств соответствуют определенные виды моделей (диаграмм), в частности:
На стадии проектирования ИС модели расширяются, уточняются и дополняются диаграммами, которые отражают структуру программного обеспечения (ПО): архитектуру ПО, структурные схемы программ и диаграммы экранных форм. Перечисленные выше модели в совокупности дают полное описание ИС независимо от того, является ли она существующей или вновь разрабатываемой. Состав диаграмм в каждом конкретном случае зависит от необходимой полноты описания системы.
Принципиальное различие между структурным и объектно-ориентированным подходом заключается в способе декомпозиции системы. Объектно-ориентированный подход использует объектную декомпозицию, при этом статическая структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами. Каждый объект системы обладает своим собственным поведением, которое моделирует поведение объекта реального мира. Понятие «объект» впервые было использовано около 30 лет назад в технических средствах при попытках отойти от традиционной архитектуры фон Неймана и преодолеть барьер между высоким уровнем программных абстракций и низким уровнем абстрагирования на уровне компьютеров. С объектно-ориентированной архитектурой также тесно связаны объектно-ориентированные операционные системы.
На объектный подход оказали влияние также развивавшиеся достаточно независимо методы моделирования баз данных, в особенности подход «сущность-связь».
Концептуальной основой объектно-ориентированного подхода является объектная модель. Основными се элементами являются: абстрагирование, инкапсуляция, модульность, иерархия.
Кроме основных имеются еще три дополнительных элемента, не являющихся в отличие от основных строго обязательными: типизация, параллелизм, устойчивость.
Объект определяется как осязаемая реальность – это предмет или явление, имеющее четко определяемое поведение. Объект обладает состоянием, поведением и индивидуальностью; структура и поведение схожих объектов определяют общий для них класс. Состояние объекта характеризуется перечнем всех возможных свойств данного объекта и текущими значениями каждого из этих свойств.
Объектно-ориентированная система изначально строится с учетом ее эволюции.
Важным качеством объектного подхода является согласованность моделей деятельности организации и моделей проектируемой системы от стадии формирования требований до стадии реализации. Требование согласованности моделей выполняется благодаря возможности применения абстрагирования, модульности, полиморфизма на всех стадиях разработки. Модели ранних стадий могут быть непосредственно подвергнуты сравнению с моделями реализации. По объектным моделям может быть прослежено отображение реальных сущностей моделируемой предметной области в объекты и классы ИС.
Для проектирования ИС «Покупка сырья и материалов» воспользуемся структурным подходом и CASE-средством BPwin 4.0.
BPwin – это программный продукт, который разработан компанией «ltd. Logic Works» в 1995 г. Назначение данного продукта – это поддержка процесса проектирования ИС. BPwin относится к так называемым CASE-средствам верхнего уровня.
BPwin является очень развитым средством моделирования бизнес-процессов, что позволяет с помощью BPwin проводить документирование, анализ и улучшение бизнес-процессов. Посредством моделей BPwin создается структура процессов, которая необходима для понимания самих бизнес-процессов, а также для выявления управляющих событий и порядка взаимодействия элементов бизнес-процесса между собой.
BPwin поддерживает следующие методологии: функциональное моделирование (нотация IDEF0), моделирование потока данных (нотация DFD), моделирование потока работ (нотация IDEF3).
Функциональное моделирование в нотации IDEF0 позволяет осуществлять системный анализ бизнес-процессов, при этом обращается внимание на функции регулярно выполняемые. Моделирование потока данных позволяет сосредоточить внимание на обмене данными между различными задачами системы. Моделирование потока работ обеспечивает анализ логики выполнения бизнес-процессов.
Глава 2. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Информационная модель и её описание
Таблицы ИБ разделим на два типа: справочники (2 таблицы), оперативная таблица.
На 1 этапе построения информационной модели (ИМ) отображаем символ ИС и «прикрепляем» к нему все разработанные таблицы БД (рис. 7).
Рисунок 7 – 1 этап построения ИМ
Далее отображаем процесс обработки информации в БД. Для этого отображаем исполнителя операции и символ заполнения экранной формы с соответствующей порцией данных (рис. 8).
Далее показываем, какие таблицы отвечают за хранение и обновление информации в результате работы с экранными формами, и какие результаты можно получить в процессе обработки данных, а также кому эти результаты предназначены (рис. 9).
Рисунок 8 – 2 этап построения ИМ
Рисунок 9 – 3 этап построения ИМ
2.2. Характеристика нормативно-справочной, входной и оперативной информации
Далее приведем характеристику нормативно-справочной информации, входной и выходной информации (табл. 3).
Таблица 3 – Характеристика информации
Информация
Характеристика
Описание
Сроки и частота поступления
При первичном запуске системы
Источник входной информации
Номер счета, Наименование счета
Сроки и частота поступления
При первичном запуске системы
Источник входной информации
Код документа, Название документа, Описание
Сроки и частота поступления
При каждой покупке сырья и материалов
Источник входной информации
Код операции, Наименование операции, Дебет счета, Кредит счета, Сумма, Первичный документ, Дата операции
2.3. Характеристика результатной информации
Далее приведем характеристику результатной информации (табл. 4).
Таблица 4 – Характеристика информации
Информация
Характеристика
Описание
Список операций за период
Периодичность и сроки выдачи
По мере необходимости
Код операции, Наименование операции, Дата операции, Дебет счета, Кредит счета, Сумма, Первичный документ,
Ведомость покупки сырья и материалов по месяцам года
Периодичность и сроки выдачи
По мере необходимости
2.4. Общие положения (дерево функций и сценарий диалога)
Дерево функций представляет собой иерархическую структуру функций управления и обработки данных, которые автоматизирует программный продукт. При этом подмножество функций можно разделить на два вида: служебные функции и функции управления и обработки данных.
Состав и классификация функций разрабатываемого программного продукта представлены в виде дерева функций (рис. 10).
Рисунок 10 – Дерево функций
Схему, описывающую дерево диалога, приведем на рис.11.
Рисунок 11 – Схема дерева диалога
2.5. Характеристика базы данных
Описание структуры записей таблиц БД приведем в табл.5-7.
Таблица 5 – Описание структуры записей таблицы «Бухгалтерские счета»