Логическая архитектура информационной системы. Структура и архитектура информационной системы

Архитектура информационной системы – это концептуальное описание структуры, определяющее модель, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов информационной системы.

Архитектура информационной системы предусматривает наличие трех компонентов:

1.Информационные технологии

2.Функциональные подсистемы

3.Управление информационными системами

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

Архитектура файл-сервер. Архитектура файл-сервер не имеет сетевого разделения компонентов диалога PS и PL и использует компьютер для функций отображения, что облегчает построение графического интерфейса. 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. Объектами разработки в файл-серверном приложении являются компоненты приложения, определяющие логику диалога PL, а также логику обработки BL и управления данными DL. Разработанное приложение реализуется либо в виде законченного загрузочного модуля, либо в виде специального кода для интерпретации. Однако такая архитектура имеет существенный недостаток: при выполнении некоторых запросов к базе данных клиенту могут передаваться большие объемы данных, загружая сеть и приводя к непредсказуемости времени реакции.

Архитектура клиент-сервер. 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. Отличительная черта серверов БД – наличие справочника данных, в котором записана структура БД, ограничения целостности данных, форматы и даже серверные процедуры обработки данных по вызову или по событиям в программе. Объектами разработки в таких приложениях помимо диалога и логики обработки являются, прежде всего, реляционная модель данных и связанный с ней набор SQL-операторов для типовых запросов к базе данных. Большинство конфигураций клиент-сервер использует двухуровневую модель, в которой клиент обращается к услугам сервера. Предполагается, что диалоговые компоненты PS и PL размещаются на клиенте, что позволяет обеспечить графический интерфейс. Компоненты управления данными DS и FS размещаются на сервере, а диалог (PS, PL), логика BL и DL – на клиенте. Двухуровневое определение архитектуры клиент-сервер использует именно этот вариант: приложение работает у клиента, СУБД – на сервере. Поскольку эта схема предъявляет наименьшие требования к серверу, она обладает наилучшей масштабируемостью. Однако сложные приложения, вызывающие большое взаимодействие с БД, могут жестко загрузить как клиента, так и сеть. Результаты SQL-запроса должны вернуться клиенту для обработки, потому что там находится логика принятия решения. Такая схема приводит к дополнительному усложнению администрирования приложений, разбросанных по различным клиентским узлам. Для сокращения нагрузки на сеть и упрощения администрирования приложений компонент BL можно разместить на сервере. При этом вся логика принятия реше­ний оформляется в виде хранимых процедур и выполняется на сервере БД. Хранимая процедура – процедура с операторами SQL для доступа к БД, вызываемая по имени с передачей требуемых параметров и выполняемая на сервере БД. Хранимые процедуры могут компилироваться, что повышает скорость их выполнения и сокращает нагрузку на сервер. Создание архитектуры клиент-сервер возможно и на основе многотерминальной системы. В этом случае в многозадачной среде сервера приложений выполняются программы пользователей, а клиентские узлы вырождены и представлены терминалами. Подобная схема информационной системы характерна для UNIX.

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

Нижний уровень представляет собой приложения клиентов, выделенные для выполнения функций и логики представлений PS и PL и имеющие программный интерфейс для вызова приложения на среднем уровне;

Средний уровень представляет собой сервер приложений, на котором выполняется прикладная логика BL и с которого логика обработки данных DL вызывает операции с базой данных DS;

Верхний уровень представляет собой удаленный специализированный сервер базы данных, выделенный для услуг обработки данных DS и файловых операций FS (без риска использования хранимых процедур).

Интернет/интранет-технологии. 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. Благодаря интеграции Интернет/интранет-технологии и архитектуры клиент-сервер процесс внедрения и сопровождения корпоративной информационной системы существенно упрощается при сохранении достаточно высокой эффективности и простоты совместного использования информации.

4. Этапы развития и базовые стандарты ИС .

Основные этапы развития информационных систем:

1950-1960 гг.- формирование бумажных расчетных документов. Функции: обработка расчетных документов на электромеханических и бухгалтерских машинах. Цель: повышение скорости обработки документов, упрощение процедуры обработки счетов и расчета зарплаты

1960-1970 гг. - формирование отчетов. Функции: управление производственной информацией. Цель: ускорение процесса подготовки отчетности

1970-1980 гг.- управленческий контроль производства и реализации. Функции: поддержка принятия решений. Цель: выработка оптимального решения

1980 гг. - настоящее время управление стратегией развития предприятия. Функции: формирование информации для принятия стратегических решений. Цель: поддержка управления бизнес-стратегией

Исходным стандартом систем управления предприятием стал стандарт MRP (Material Requirements Planning), появившейся в 70-х годах. Он включает в себя планирование материалов для производства.

MRP системы базируются на планировании материалов для удовлетворения потребностей производства и включают непосредственно функциональность MRP , функциональность по описанию и планированию загрузки производственных мощностей CRP (Capacity Resources Planning) и имеют своей целью создание оптимальных условий для реализации производственного плана выпуска продукции. Основная идея MRP систем состоит в том, что любая учетная единица материалов или комплектующих, необходимых для производства изделия, должна быть в наличии в нужное время и в нужном количестве. Основным преимуществом MRP систем является формирование последовательности производственных операций с материалами и комплектующими, обеспечивающей своевременное изготовление узлов (полуфабрикатов) для реализации основного производственного плана по выпуску готовой продукции.

Следующим стандартом был MRP II (Manufacturing Resource Planning), позволяющий планировать все производственные ресурсы предприятия (сырьё, материалы, оборудование и т.д.).

ERP система в свою очередь является дальнейшим развитием системы MRP II и включает в себя планирование ресурсов предприятия для всех основных видов деятельности.

CRM-системы. Новая технология управления взаимоотношениями с клиентами позволяет существенно улучшить сервис и вовремя предложить рынку востребованный продукт. В центре внимания этих находятся именно клиенты компании, а не бизнес-процессы. Использование CRM-системы позволяет компании получать максимум возможной информации о своих клиентах и их потребностях, а также исходя из анализа этих данных строить организационную стратегию, касающуюся всех аспектов деятельности: производства, маркетинга и рекламы, продаж, обслуживания и пр. CRM позволяет отслеживать историю развития взаимоотношений компании с ее заказчиками через различные каналы (телефон, факс, веб-сайт, электронная почта, личный визит и пр.), координировать многосторонние связи с постоянными клиентами и централизованно управлять продажами и клиент-ориентированным маркетингом, в том числе через Интернет. Через такие системы можно организовать обратную связь клиента со всей компанией.

Виды архитектуры информационной системы

Любая информационная система (ИС) включает в себя три компонента:

• Управление данными;
• Бизнес-логику;
• Пользовательский интерфейс.

Данные хранятся в базах данных, а управление ими осуществляется с помощью системы управления базами данных (СУБД). Бизнес-логика определяет правила, по которым обрабатываются данные. Она реализуется набором процедур, написанных на различных языках программирования. Пользователь работает с интерфейсом, где логика работы ИС представлена в виде элементов управления – полей, кнопок, списков, таблиц и т.д.

Однако, эти три компонента в разных ИС взаимодействуют друг с другом различными способами.

Определение 1

Архитектурой информационной системы называется концепция, согласно которой взаимодействуют компоненты информационной системы.

Существуют следующие виды архитектур ИС:

• Локальная;
• Файл-серверная;
• Клиент-серверная;
• Трехслойная.

Локальные информационные системы

Локальные информационные системы широко использовались до появления компьютерных сетей. В этом случае все компоненты ИС располагаются на одном компьютере. Очевидным недостатком этой архитектуры является возможность работать в ИС только одному пользователю. Другие пользователи не имеют возможности получить доступ к данным даже для чтения.

Файл-серверная архитектура

С появлением компьютерных сетей возникла возможность хранить данные в файл ах на выделенном специально для этой цели компьютере. Такой компьютер называется файловым сервером или просто сервером . Компьютеры пользователей соединены с сервером сетью, поэтому доступ к данным, могут получить несколько пользователей одновременно. Однако, кроме функции хранения данных и обеспечения доступа к ним, сервер никаких функций не выполняет. Приложения, обрабатывающие данные, находятся на пользовательских компьютерах.

Пример 1

Предположим, что в базе данных на сервере хранится список сотрудников крупного предприятия. На предприятии 1500 сотрудников и 10 подразделений. Пользователю нужно получить число сотрудников, работающих в каждом подразделении. Для решения этой задачи пользователь должен запросить данные всех 1500 сотрудников с сервера по сети, после чего на пользовательском компьютере выполнится процедура, которая осуществит подсчет сотрудников в каждом подразделении. Результатом процедуры будет 10 строк. Таким образом, чтобы получить 10 строк придется передать по сети 1500 строк.

Обработка данных на пользовательском компьютере всегда сопровождается передачей по сети большого количества «лишней» информации. Основными недостатками файл-серверной архитектуры являются:

• высокая загруженность сети и, как следствие, низкая скорость работы;
• сложность поддержания непротиворечивости данных, из-за их несогласованной обработки разными пользователями.

Клиент-серверная архитектура

До определенного момента на СУБД возлагались лишь задачи хранения данных и организации доступа к ним. С развитием технологий в состав СУБД разработчики стали включать новый компонент – процедурный язык программирования. С его помощью в СУБД стало возможным создавать процедуры для обработки данных, которые можно вызывать повторно. Такие процедуры называются хранимыми процедурами . Наличие хранимых процедур дало возможность осуществлять некоторую часть обработки данных на сервере.

Пример 2

Рассмотрим задачу из примера 1 в условиях клиент-серверной архитектуры. Пользователь отправит на сервер запрос, который запустит процедуру. Процедура выполнится непосредственно на сервере. Она подсчитает количество сотрудников в каждом подразделении и отправит полученные 10 строк по сети на клиентский компьютер. Таким образом, произойдет существенная экономия трафика: вместо 1500 строк будет передано по сети всего 10.

Клиент-серверная архитектура позволяет разгрузить сеть и поддерживать непротиворечивость данных за счет их централизованной обработки. Однако, языки хранимых процедур не приспособлены для полноценной реализации бизнес-логики. Поэтому бизнес-логика в клиент-серверных ИС по-прежнему реализуется на клиентских компьютерах. Такой подход имеет следующие недостатки:

• любые изменения в бизнес-логике требуют обновления на клиентском компьютере;
• клиентские компьютеры должны быть достаточно производительными;
• слабая защита данных от взломов.

Трехуровневая архитектура

Все недостатки клиент-серверной архитектуры связаны с тем, что на клиентском компьютере лежит слишком большая нагрузка, которую можно было бы перенести на сервер. Поэтому дальнейшее развитие технологий двигалось в направлении переноса нагрузки с клиентских компьютеров на сервер. В дополнение к хранимым процедурам разработчики стали использовать серверные языки программирования. Это дало возможность создавать в ИС промежуточный уровень - сервер приложений.

Определение 2

Сервер приложений – это комплекс программ, выполняемых на сервере и реализующих бизнес-логику ИС.

Использование сервера приложений позволяет максимально разгрузить клиентские компьютеры и сделать обработку данных еще более централизованной, что повышает скорость и надежность ИС.

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

Функции \ Тип архитектуры	Файл-сервер	Клиент-сервер (Бизнес-логика на клиенте)	Клиент-сервер (бизнес-логика на сервере)	3-уровневая архитектура
Презентационная логика	Клиент	Клиент	Клиент	Клиент
Бизнес-логика	Клиент	Клиент	Сервер БД	Сервер приложений
Логика базы данных	Файл-сервер (или клиент) Все три функции реализуются одним программным модулем	Сервер БД Презентационная и бизнес-логика образуют единый модуль. Данные хранятся на сервере БД	Сервер БД Бизнес логика реализована в виде хранимых процедур, исполняемых на сервере БД	Сервер БД Функции исполняются на разных компьютерах.

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.

Архитектура ИС – концептуальное описание структуры, определяющее модель, выполняемые функции и взаимосвязь ее компонентов, которое предусматривает наличие 3 компонент.

1. Информационные технологии. 2. Функциональные подсистемы. 3. Управление информационными системами.

Виды архитектур:

1. Файл-сервер – выделенный сервер, оптимизированный для выполнения файловых операций ввода-вывода и предназначенный для хранения файлов любого типа.

2. Клиент-сервер – архитектура распределенной вычислительной системы, в которой приложение делится на криентский и серверный процессы.

3. Многоуровневая – позволяет сбалансировать нагрузуц на сеть и узлы системы, упрощает администрирование

4. Интернет/Интранет – комплексное объединение технологий Интернет/Интранет и многоуровневой архитектуры. Инструментальные средства дополняются развитыми средствами разработки приложений, работающих с базами данных.

5. 5.Базовые стандарты ИС: MRP, MRP II, ERP, ERP II и др.

Стандарт MRP регламентирует планирование материальных потребностей для обеспечения производственного процесса. MRP система должна вулючать:

1.Объемно-календарный план производства (MPS)

2.Программную реализацию MRP, позволяющую опред. Потребности в материалах.

3.План-график снабжения материалами, график заказов, отчеты для управления процессом снабжения производства.

Цель MRP – минимизировать запасы сырья и готовой продукции на складах и оптимизировать своевременное поступление материалов в производство.

Недостатки MRP: отсутствие контроля выполнения плана закупок и отграничения по учету производственных факторов.

Стандарт MRP II обеспечивает эффективное планирование всех ресурсовпредприятия. Функции: прогнозирование, управление продажами, объемно-календарное пранирование, управление структурой изделий, управление запасами, управление позразделениями, закупками, финансами, проведение финн. Анализа и ведение бух.учета.

На смену MRP, MRP II пришли ERP системы. Стандарт ERP описывает комплексную информационную систему управления, охватывающую все ключевые процессы деятельности огранизации в едином информационном пространстве. Недостаток: автоматизируют внутреннюю деятельность компании. Системы ERP II – автоматизируют back-office и front-office ипредставляют собой одно целое – корпоротивную систему предприятия.

Концепция ERP II : 1. Обеспечение свободного предприятий с контрагентами. 2. Ориентация на предприятия из всех секторов и сегментов рынка. 3. Поддержка автоматизации всех функций бизнеса. 4. Корпоративные данные доступны всем членам бизнес-сообщества. 5. Система становится web-ориентированным приложением.

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).