2 Тарау. Ақпараттық теория негіздері және сигналдардың теориясының негiздерi

2.1 Жүйе теориясының терминологиясы.

2.2 Ақпараттық жүйе ұғымы.

2.3 Жүйелік талдау.

2.1 Жүйе теориясының терминологиясы

Ақпараттық жүйенің компоненттері

ЭЕМ қолдану арқылы кез келген есепті шешу кезінде мынадай компоненттердің бар болуы талап етіледі:

• есептеуге арналған бастапқы және анықтамалық ақпараттар;

• ЭЕМ орындала алатын программа түрінде жазылған есептерді шешу алгоритмі;

• алгоритмді атқаратын ЭЕМ болуы;

• есептің нәтижесін өзінің кәсіби қызметінде қолданылатын қолданушылар.

АЖ жұмыс істеуіне күрделі қалыптасқан атаулары жоғарыда аталған критерияларға ұқсас компоненттер қажет.

Ақпараттық жүйенің компоненттері – бұл деректерді басқару және сақтау жүйесін түзетін ақпараттық процессор, концептуалдық схема және деректер базасы.

Бізді қоршаған әлемде әртүрлі мақсаттағы материалдық жүйелер бөлінеді. Материалдық жүйелердің қызмет ету процесінде іске асатындар мәлімет формасында сипатталуы мүмкін. Материалдық жүйеде болып жатқан оқиғалар туралы мәліметтер материалдық процестерді ақпарат түрінде сипаттауды білдіреді.

Мысалы, жұмысшы шығарған бұйымда - бұл бұйымды қандай жұмысшы, қашан, қандай қондырғыда, қандай көлемде дайындағаны туралы мәліметтен тұрады.

Мәлімет кәдімгі тілде сипатталуы мүмкін, бірақ көбіне форматталған мәліметтер қолданылады.

Ең кем дегенде ақпараттың екі бірлігі қажет – атрибут және ақпараттың құрама бірлігі (АҚБ).

Атрибут деп кейбір құбылыстың, процестің немесе құбылыстың жеке қасиетінің ақпараттық кескінін атайды.

Кез келген мәлімет форматталған түрде жазылады.

Ақпараттың құрама бірліктері атрибуттар жинағынан, басқада АҚБ тұрады.

Қарапайым АҚБ болып жоғарыда келтірілген мысалдағы сияқты кестелер табылады. АҚБ атрибуттардың өзіндік комбинацияларын құруға мүмкіндік береді.

АЖ деректер базасы есептеуіш жүйесінің есте сақтау құрылғыларында сақталады. Сақталатын мәліметтер алғашқы форматталған мәліметтер жинағына жиі сәйкес келмейді. Бірақ біз ДБ қарастыру кезінде мәліметтер кестеде сақталады деп қарастырамыз.

Концептуалды схема (concept сөзінен шыққан – ұғым, түсінік) ДБ сақталатын барлық ақпарат бірлігі құрылымдарының жинағы. Құрылым дегеніміз бір ақпарат бірліктерінің басқа ақпарат бірліктеріне енуі.

Біздің мысалда екі ақпарат бірлігін қарастырамыз – параметр (атрибут) және кесте (АҚБ).

Т кестесі барлық деректер базасына сәйкес келеді делік. Концептуалды схемада ДБ Т тұрады, ал Т Қабылдап алушы, Жіберуші, Бұйым, Дата, Бағасы, Саны деген параметрлерден тұрады.

Ақпараттық процессор – нәтижесін алу үшін ДБ және концептуалды схема операцияларының командасын атқаратын механизм. Ақпараттық процессор есептеу жүйесінен және деректер базасын басқару жүйесінен ДББЖ тұрады.

Есептеуіш жүйесі дегеніміз байланыс арналарымен және есептеуіш желілерімен байланысқан бірнеше ЭЕМ тұратын жүйе.

ЭЕМ бірнеше қондырғылардан тұрады, оның әрқайсысы өзіне тән операцияларды атқарады.

Оперативті (жедел) есте сақтау құрылғысы программалар мен деректерді сақтау үшін арналған. ОЕСҚ үшін оқу және жазу жылдамдығы ЭЕМ жылдам жұмыс істейтін қондырғыларының ОЕСҚ бірдей.

Процессор программада орналасқан командаларды атқарады.

ЭЕМ бірнеше қондырғылардан тұрады, олар сыртқы және негізгі қондырғылар.

Деректер базасы деректерді бір орталықтан басқарады, ол бірнеше ерекшеліктерді қамтамасыз етеді:

- деректер базасында әрбір мәліметте бір рет қана сақтау арқылы сақталатын деректердің шығындылығын азайту;

- сақталатын деректерді АЖ барлық қолданушыларының бірігіп қолдануы;

- ДБ пайдалану кезінде және АЖ арасында деректерді алмастыру кезінде проблемаларды азайтатын, деректерді стандартты түрде көрсету;

• ақпараттың ақиқаттылығын тексеру процедурасын қамтамасыз ету және деректерге енуді шектеу;

• ақпараттың ақиқаттылығын тексеру процедурасын қамтамасыз ету және деректерге енуді шектеу.

Деректер базасын басқару жүйесі дегеніміз ДБ енетін деректерді орталықтан сақтау, жинау, өзгерту және беруді қамтамасыз ететін программалар кешені.

Деректер базасын басқаруға арнайы қызметтік лауазымы бар – деректер базасының администраторы (әкімшілігі) ат салысады.

Заттық облыс

Кез келген экономикалық жүйе өзара байланысқан ресурстар мен процестердің жиынтығын білдіреді. Мысалға алатын болсақ, ресурстарға жұмыскерлер мен қызметкерлер, шикізат пен материалдар, станоктар, ақша, бұйымдар мен полуфабрикаттар жатады. Процесс – бір ресурстың екінші ресурсқа түрленуі. Бір уақытта көптеген процестердің жүруі мүмкін. Бұйымды өндіру процесі ену ресурстарын, яғни жұмысшы күшін, материалдар мен қондырғыларды қолданып, процестің соңында дайын бұйымдар мен шикізаттар алынады. Өндіріс процесін аяқтау басқа процестерді орындауға мүмкіндік береді, мысалы, қоймаға өнімдерді беру.

Экономикалық жүйенің өзара байланысқан ресурстары мен процестерін заттық облыстың терминдерінде сипаттауға болады.

Заттық облыс деп АЖ-де өңделетін және сақталатындар туралы ақпараттарды, материалдық жүйенің элементтерін атайды.

Экономикалық объектінің барлық заттық облысының ақпараттық кескіні болып АЖ-нің ақпараттық базасы табылады. Ақпараттық база – бір немесе бірнеше деректер базасынан тұрады.

Заттық облысты сипаттау кезінде объект, объект қасиеті, объектілердің өзара байланысы (байланыс), өзара байланыс қасиеті деген терминдер қолданылады.

Қандайда бір жүйенің кез келген элементін объект деп атайды.

Экономикалық тұрғыда объект ұғымы деп кеңістікте орын алатын кез келген зат қабылданған. Объектіні жеке физикалық объект (жеке зат) және көптеген физикалық объектілерді (жеке зат) қамтитын объект ұғымы деп екіге бөліп қарастырған жөн. Жеке затты көбінесе объект данасы деп атаса, берілген шарт бойынша құралған әртүрлі заттар жиынтығын объект типтері деп атайды. Қандайда бір кластарға жинақталған даналардың алғашқы тобын классификация деп атайды. Объектілерден алынған класс жоғарыда айтылған типке сәйкес келеді. Объект типтері жаңа типтерді құру үшін «элементтері басқа көпше болып табылатын көпшелер» шартымен бірігеді.

Экономикалық сфераның объектілері өндіріс амалы, еңбек заты және атқарушылар деген үш ірі типтен құралады.

Объект қасиеті деп кез келген уақытта объектінің күйін-жағдайын сипаттайтын шаманы атайды. Объектінің қасиеттері жеткілікті түрде көрсетілсе, онда объектінің жеке данасын нақты түрде сипаттап беруге болады. Егерде объектінің екі данасы қандайда бір қасиетпен ерекшеленетін болса, онда олар әртүрлі болып келеді.

Өзара класс түзетін объект құрылымдарының ұқсастығы объектілерді сипаттау кезіндегі қысқартуларды қолданады. Бір кластың объектілері аттары бірдей қасиеттермен сипатталады. Кейбір типтерге жататын объектілер осы типке тән бірнеше қасиеттерден тұрады. Бұл шарт қасиеттерді иелену (наследованием свойств) деп аталады. «Негізгі қорды» түзетін объектінің барлық даналары басқа, мысалы, «атқарушылар» типінде жоқ баланстық құн деген қасиетпен сипатталады.

Жұмыстары бір уақытта атқарылған кез объектілердің өзара байланысы деген ұғымға ие болады. Объектілердің өзара байланысы деп бірнеше объектілердің бір уақыт аралығында, бір кеңістікте процеске қатысу фактісін атайды.

Өзара байланысу қасиеті деп бірде бір объектіге жеке түрде жатпайтын, объектілердің бірлескен тәртібін сипаттайтын қасиетін атайды. Мысалы, өнімді дайындау барысында Жұмысшы, Материал, Қондырғы, Бүйым деген объектілер өзара байланыста болады. Белгілі бір күн ішінде өндірілген өнім саны өзара байланыстың қасиеті болып табылады, бірақ жоғарыда аталып өткендей жеке алынған объектілерді сипаттамайды.

Сақталатын деректерде объектілер мен заттық облысты толық кескіндеу мәселесі АЖ-де келесі түрде шешіледі. Объектіні немесе процесті көз алдына елестету үшін оның қасиетін көрсету керек, қасиеттерді ақпараттық түрде кескіндеу үшін атрибуттар, объект данасын немесе процесс данасын сипаттау үшін деректер базасында <Атрибут аты>, <Атрибут мәні> деген парлар жинағы қолданылады, мұнда атрибуттар аты әртүрлі және объект немесе процестің қасиет атауларына сәйкес келеді. Объектінің мәнін толық түсіну үшін оны сипаттайтын қасиеттер жинағын толықтыра түскен жөн, сол кезде объект туралы толық мағлұматқа ие боласыз. Қасиеттер саны бір объектіні басқа объект класынан ажырата алатындай, сонымен қатар, бір класқа жататын кез келген екі объектіні өзара ерекшелей алатындай болу керек.

Объектіні сипаттайтын қасиеттер арасында идентификациялайтын қасиеттерді, яғни, берілген объект данасын басқасынан бірден ажырата алатын қасиеттермен ерекшелеп алу керек.

Идентификациялайтын қасиетті бірден белгілеу оңай шаруа емес.

Мысалы, Жеке тұлға объектісін қарастырайық. Жеке тұлғаның қарапайым идентификациялайтын қасиеті ретінде оның фамилиясы, аты, әкесінің аты болады. Бірақ фамилиясы, аты, тіпті әкесінің атының сәйкес келуі бұл үш қасиеттің аз екендігін білдіреді. Идентификациялайтын қасиеттер санын Туған күні, Ұлты және т.б. қасиеттерді қосу арқылы арттыруға болады. Осы жағдайда екі қасиетті қолдануға болады – Паспорт номері және паспорт сериясы. Паспорт сериясы, паспорттық жүйе еліміздің барлық тұрғындарын қамти алмайды (шетелде тұлғаның идентификаторы ретінде әлеуметтік сақтандыру номері қолданады). Егер бірнеше адамдар тобы бір мекемеде жұмыс істейтін болса, идентификациялаушы қасиет ретінде Табельдік номер қолданылады.

Жасанды идентификатор объект данасын әдеттегі түрде номерлейді, мысалы инвентарлық номер.

Объектілерде идентификациялайтын қасиеттің жоқ болуы шешілетін мәселелерді арттыруға мүмкіндік бермей, басқа АЖ жұмыс істеуге қиындық туғызып, кейбір ақпараттық іздеу жұмыстарын жүргізбеуі де мүмкін.

АЖ бөлшектеу (детальдау)

Заттық облыс ретінде тек материалдық жүйелерді ғана емес, сонымен қатар, АЖ өзінде алуға болады. АЖ-ге бөлінетін объектілер, қасиеттер мен өзара байланыстар ақпараттық жүйені жасау мен қызмет ету модельдері үшін ұғымдық негіз болып табылады. Деректер базасы және программалық жабдықтау деген АЖ компоненттері физикалық объект болып табылмайды, сондықтан да АЖ ақпараттық кескіндеу метадеректерде жүзеге асады. Метадерек деп ақпарат туралы мәліметтерді атаймыз.

АЖ компоненттерін кластарға жіктеу 2.1-суретте және 2.1-кестеде көрсетілген.

2.1-сурет - Экономикалық ақпараттық жүйенің компоненттері

2.1 -кесте - Экономикалық жүйенің компоненттері

Деректер/ Метадеректер	Жүйе/ процесс	Есептеуіш жүйесі	Сыртқы орта
Атрибут Қатынас Көрсеткіш Деректер базасы Кілт Схема Ішкі схема	Ішкі жүйе Мәселе (есеп) Программа Тапсырма Транзакция	Физикалық құрылғы Терминал Торап (арна) ЭЕМ желісінің торабы	Қолданушы ДБ администраторы

Деректер және метадеректер сипаттайтын ұғымдар келесі тарауларда қарастырылады.

Деректерді пакеттің өңдеу кезіндегі қарапайым (элементарный) процесс ретінде тапсырма болса, диалогтық өңдеу кезінде – транзакция (өзара байланыс) табылады. Тапсырма белгілі бір тәртіппен орындалатын бір немесе бірнеше программалардан тұрады. Транзакция ақпараттық процессордың бір командасынан тұрады.

Мәселені (есепті) оның экономикалық мазмұнымен және ЭЕМ-да шешу тәсілі арқылы қарастыруға болады. Есептің мазмұнды жағын анықтау экономикалық объектіні басқару функциясының декомпозициясымен байланысқан. Бұл жерде экономикалық есеп басқару жүйесінің нақты бір ішкі бөлімінде қандайда бір функцияны іске асыратын қарапайым (элементарный) процесс болып табылады. ЭЕМ-да есепті шығару бекітілген шығу ақпарат ағынын қалыптастыруды атқаратын белгілі бір программалардың жиынтығын білдіреді.

Есептерді ішкі жүйелерге топтастыру экономикалық объектілерді басқарудың негізгі функцияларының қабылданған классификациясына сәйкес келеді. Өндірістік кәсіпорын үшін ірі ішкі жүйелер болып мыналар табылады:

• сату жұмыстарын басқару және өнімді іске асыру;

• техникалық-экономикалық жоспарлау;

• материалдық-техникалық жабдықтауды басқару;

• бухгалтерлік есеп;

• өндірісті оперативті (жедел) басқару;

• өндірістің техникалық дайындығын басқару.

Экономикалық ақпараттық жүйенің қолданушыларын бес типке бөлуге болады:

• кездейсоқ қолданушылар, яғни АЖ-мен олардың өзара байланысы өздерінің қызметтік міндеттерімен байланысы жоқ;

• параметрлік қолданушылар, жарияланған процедуралар бойынша қызмет бабы нақты анықталып, АЖ күнделікті жұмыс істейтіндер;

• ақпараттық мұқтаждығы айқын емес (параметрлік қолданушыларға қарағанда) аналитиктер (талдаушылар) мен зерттеушілер;

• деректер базасына сұраныс жасауды іске асыратын программаларды жасайтын қолданбалы программисттер. Бұл программаларды көбіне параметрлік қолданушылар қолданады;

• ЭЕМ операциялық жүйесі мен ДББЖ мүмкіндігін арттыратын қызметтік программаларды жасайтын жүйелік программисттер, мысалы, деректерге енуге шектеу салатын, деректердің дұрыстығын тексеретін, жұмыс істеу барысында ЭЕМ-нің істен шығуы салдарынан деректер базасын қалпына қайта келтіру программалары, құжаттарды баспаға шығару программалары және т.с.с.

Деректер базасының администраторы – деректер базасының қолданушыларына қызмет ететін маман немесе мамандар тобы. Администратор ақпаратты жинау, деректер базасын жобалау және оны пайдаға асыру, деректерді қорғау мен олардың бүтінділігін сақтау процестерін басқару керек. Администратор қолданушылардың ағымдық және перспективтік ақпаратқа мұқтаждығын ескеруге міндетті.

АЖ-де сақталатын және өңделетін ақпаратты сипаттау бөлшектеудің әртүрлі дәрежесімен орындалады. Көріністің үш деңгейі қолданылады (2.2-сурет).

2.2-сурет - АЖ көрінісін бөлшектеу

1. Сыртқы деңгей – соңғы қолданушының ақпараттық мұқтаждығын сипаттау.

2. Концептуалды деңгей – АЖ ұғымы деңгейінде ақпараттық мұқтаждықты сипаттау.

3. Ішкі деңгей – ЭЕМ жадында ақпаратты сақтау тәсілдерін және оларға ену амалдарын сипаттау.

Ішкі деңгей ЭЕМ физикалық жадына, сыртқы деңгей қолданушыларға ұқсас болып келсе, ал концептуалды деңгей аралық жағдайға ие.

Жеке қолданушының ақпаратқа мұқтаждығы деректер базасының тек бір бөлігіне ғана тән, осы мұқтаждықтардың сипаттамасы деректерді көрсетудің АЖ-не сәйкес келмеуі де мүмкін.

Сыртқы көрініс ұғымның кез келген аппаратымен қолданыла алады. Оны концептуалды көрініске түрлендіру жалғыз талап болып табылады. Концептуалды деңгейдің мақсаты – кез келген сыртқы көрініс оның көпшелері болатындай етіп, деректер базасы туралы формальды көрініс жасау. Сыртқы процестерді интеграциялау кезінде әртүрлі қолданушыларда ақпараттық мұқтаждықтағы қарама-қайшылық пен екі ойлылық жойылады. Көптеген сыртқы сипаттамаларға жол беріледі, олардың әрқайсысы деректер базасының бөлігі болып қана қоймай, сонымен қатар, барлық ДБ көрсететін жалғыз концептуалды сипаттама болып табылады.

Сыртқы көрініс есеп берулерді (отчет) генераторы ретінде сипаттауға болатын бірнеше қолданбалы программалар үшін қолдануға болады. Есеп берулердің генерациясы ену ақпарат ағындарын шығыс ақпарат ағындарына түрлендіреді. Түрлендіру ақпараттар тобынан, қорытынды шығарулардан құралады. Нәтижесі мамандардың қолдауына ыңғайлы болатындай етіп есеп беру түрінде қалыптасады. Генератор үшін қажет есеп берулер ену ақпараты мен есеп берулер құрылымын сипаттау, сонымен қатар, есеп беру кезінде оларды есептеп шығару жұмыстары соңғы қолданушылармен (мекеме немесе кәсіпорын мамандары) атқарылады.

Концептуалды көрініс деректерді физикалық сақтау тәсілімен салыстырғанда деректер базасындағы толық ақпарат мазмұнын абстрактілі формада сипаттайды. Ол жеке қолданушылардың ақпаратқа мұқтаждық сипаттамасынан үлкен айырмашылыққа ие, әдетте ол ұғымның басқа жүйесін, шартты белгілер мен сипаттау ережесін қолданады. Концептуалдық сипаттауда өңделетін ақпараттың құрылымы туралы мәлімет қана емес, сонымен қатар, оны өңдеу технологиясы туралы да мәліметтер – ақпаратты бақылау тәсілдері, кәсіпорын бөлімшелерінде ақпарат ағындарын қолдану сипаттамалары, ақпаратқа енуді шектеу сипаттамасы және т.б. қажет.

Сипаттаудың концептуалдық деңгейі деректер базасын басқару жүйесі түрінде программалық жабдықтауды қолдау үшін жеткілікті. Бұл кезде концептуалды сипаттаманы нақты ДББЖ талаптарына бейімдеу қажет. Осыдан кейін осы ДББЖ ұсынылатын деректерді өңдеудің барлық амалдары қолдану мүмкіндігі пайда болады, жүйенің программалық жабдығын жасау жөніндегі мәселелер жеңілдейді, АЖ-ін жасап шығару мерзімі едәуір қысқарады.

Концептуалдық көрініске төзімділік талабы қойылады. Бұл заттық облысқа енгізілген өзгерістер кезінде концептуалдық көріністі өзгерту міндетті еместігін білдіреді. Концептуалдық көрініс абстрактілі болу қажет, яғни ол деректерді өңдеу тәсілдері қажет ететін программалық іске асырудан туындайтын ешқандай шектеулерге ие болмау қажет.

Табиғи тілдерде текстерді (тіл синтаксисі) және текстердің өздерін (кітаптар, статьялар) жазу ережесі әртүрлі. Деректерді өңдеу кезінде деректерді сипаттау ережесі деректер моделінде болады, ал нақты АЖ үшін ақпаратты сипаттау көрініс, схема немесе құрылым деп аталады.

Үш деректер моделі бар – реляциялық, желілік және иерархиялық, олардың өздерінде ақпарат конструкциялары әртүрлі болып келеді.

ДББЖ осы модельдердің әртүрлі мүмкіндіктерін жүзеге асыруға мүмкіндік береді, әр ДББЖ-де өзіндік деректер моделі болады. Бірақ ДББЖ құру кезінде жүйені программалық тұрғыдан ыңғайлы етіп іске асыру кезінде деректер моделі өзгеріске ұшырайды.

АЖ-де деректерді ұйымдастыру деректер моделінің позициясынан қарастырылады, дыбыстық сигналдарды, кескіндерді ұсыну тәсілдері тысқары қалады.

Деректердің ішкі сипаттамасы ЭЕМ жадында деректерді ұйымдастыруды және деректерге ену тәсілдерін анықтайды. Бұл АЖ-де деректерді өңдеу процесін бөлшектеп сипаттау болып табылады. Егер АЖ-сі ДББЖ-ін қолдану арқылы жасалған болса, онда ішкі сипаттаудың талап ететін параметрлері көп болмайды.

ДББЖ қолдану АЖ-ға қойылатын талаптардың бәрін іске асыруға мүмкіндік бермейді (мысалы, программаның тез орындалуы). Ондай кезде жүйені сипаттаудың ішкі деңгейін қолдау үшін деректерге енудің қолайлы программасын жасау қажет етіледі.

Егер сақталатын деректер базасының құрылымы өзгеретін болса, онда өзгеріске дейінгі жүйенің концептуалдық сипаттамасының барлық талаптары қамтамасыз етілу қажет.

АЖ көріністерін көпдеңгейде бөлшектеу заттық облыстарды сипаттау мен олардың өзгешеліктері арасындағы айырмашылықтарға негізделген, олар қазіргі кездегі ДББЖ мен қолданбалы бағдарламалар пакетімен тиімді өңделуі мүмкін. Бөлшектеудің бірнеше деңгейлердің бар болуы АЖ-ін жобалау процесін қарапайым қадамдарға бөлуге, сонымен қатар, АЖ-сін жасау кезінде деректерді өңдеу облысында кәсіби дайындығы жоқ мамандар мен қолданушылардың ат салысуына мүмкіндік береді.