close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Информационные системы в управлении информсредой образования...

код для вставкиСкачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ТЕХНОЛОГИИ РФ
МОСКОВСКИЙ КОМИТЕТ ОБРАЗОВАНИЯ
КОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ СЕМЬИ И МОЛОДЕЖИ ПРАВИТЕЛЬСТВА МОСКВЫ
МОСКОВСКИЙ ГОРОДСКОЙ ДВОРЕЦ ДЕТСКОГО (ЮНОШЕСКОГО) ТВОРЧЕСТВА
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ,
ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ “ИНФОРМИКА”
Государственное образовательное учреждение (ГОУ)
«Технопарк инноваций в науке и образовании»
Д.В. Двоеглазов, В.Т. Матчин, В.А. Мордвинов,
С.В. Свечников, Н.И. Трифонов, А.М. Филинов, А.Ю. Шленов
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В УПРАВЛЕНИИ ИНФОРМСРЕДОЙ
ОБРАЗОВАНИЯ. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИС
Учебно-методический комплекс интегративной дисциплины
«Информсреда образования» (в трех частях)
под общей редакцией директора МГДД(Ю)Т Д.Л. Монахова
и директора ГНИИ ИТТ «Информика» А.Н. Тихонова
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ И ВИДЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ, ОБРАЗУЮЩИХ
ИНФОРМСРЕДУ ОБРАЗОВАНИЯ. МОДЕЛИРОВАНИЕ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ И
СОПРОВОЖДЕНИЕ ИС В ОБРАЗОВАНИИ НА ПРОТЯЖЕНИИ
ВСЕГО ИХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА
Москва, 2002
2
УДК 681.3.06
ББК 32.88-421
Рецензенты: д.т.н., доц. Ю.Л.Ижванов, доц.. Б.А.Сазонов
Главный редактор: Первый зам. директора МГДД(Ю)Т В.Е.Соболев
Научные консультанты: д.т.н. проф.А.Д.Иванников, к.т.н. доц. С.Н.Ковалев, д.т.н.
проф. В.П. Кулагин, д.т.н., проф. В.П. Майборода, к.т.н., доц. В.Н. Цыпкин
Рук. эксп. техн. комплекса: В.И.Минаков
Литературный редактор: Л.А.Карась
Технологическое
обеспечение:
В.А.Кичатов,
В.Т.Матчин,
С.В.Свечников,
А.А.Савочкин, А.М.Филинов, Д.В.Двоеглазов
Корректор и макетирование: С.В.Свечников
Двоеглазов Д.В., Матчин В.Т., Мордвинов В.А., Свечников С.В., Трифонов Н.И.,
Филинов А.М., Шленов А.Ю. Информационные системы в управлении информсредой
образования. Учебно-методический комплекс интегративной дисциплины «Информсреда
образования» (в трех частях). Часть третья: Информационные ресурсы и виды информационных систем, образующих информсреду образования. моделирование, проектирование и сопровождение ИС в образовании на протяжении всего их жизненного цикла. \ Под
общей редакцией Д.Л.Монахова и А.Н.Тихонова / МГДД(Ю)Т, МИРЭА, ГНИИ ИТТ
«Информика», М., 2001\2002. с.181.
Учебно-методический комплекс (УМК) в составе установочного многомодульного лекционного
массива – глоссария и вопросов разработанной рабочей программы комплексной интегративной дисциплины «Информсреда образования» предназначен в поддержку дисциплины «Информсреда образования» системы дополнительного образования в МГДД(Ю)Т и в качестве учебного пособия в помощь студентам МИРЭА по кафедре ТИССУ, готовящимся к государственному междисциплинарному экзамену
по специальности 071900 «Информационные системы в технике и технологиях (в образовании)». УМК
опирается на государственный отраслевой образовательный стандарт высшей школы РФ соответствующей специальности 071900 и может использоваться по дисциплинам «Информатика», «Теория информационных систем» и «Проектирование информационных систем» указанной специальности. УМК отображает опыт многолетней научно-исследовательской, учебно-творческой и информационнометодической работы в указанном направлении ГНИИ ИТТ «Информика», НИИВО, отдела технического творчества (секторов НИТ и ИВТ) МГДД(Ю)Т, кафедры ТИССУ МИРЭА, Московского межвузовского центра НИТ МИРЭА-МГДД(Ю)Т и других участников.
УМК является продолжением и развитием изданного с грифом Минобразования РФ учебного пособия Мордвинова В.А. «Информсреда в образовании и инженерии» (МИРЭА, М..,1995г., 115с.) и напрямую связан с практикой учебно-творческого школьно-студенческого процесса в системе дополнительного и развивающего образования в МГДТД(Ю)Т и МИРЭА. В УМК использованы многие установочные материалы Международной Академии Информатизации, ГНИИ ИТТ «Информика», ряда научных и учебных публикаций, в том числе учебного пособия Ю.И.Шемакина “Теоретическая Информатика”/под общей редакцией проф. акад. К.И.Курбакова. М.: Изд-во Рос. экон. акад., 1998-.132с.и монографии “Информационные системы”/Под ред. В.Н. Волковой, Б.И. Кузина.-СПб.:Изд-во СПбГТУ, 1998.213с., а также материалы диссертационной работы аспиранта В.Т.Матчина и дипломных-курсовых проектов и работ студентов И..Лысых, А.Силаева, А..Яшкина и других.
База данных размещена на сервере Технологической экспериментальной площадки ГНИИ ИТТ
“Информика”- МГДД(Ю)Т – МИРЭА (www.mgdtd.ac.ru). Соответствующий автоматизированный глоссарий встроен в ядро информационной системы дополнительного образования московского региона под
управлением Lotus Notes.
Табл.: 4 Ил.: 19 Библиограф.: 114 назв.
ISBN 5-8094-0018-3
Лицензия на издательскую деятельность: ЛР №040686 от 27 мая 1999
ББК 3288-421
Адрес в МГДТДиЮ: email – cnit@mgdtd/ac/ru 119991, Москва, ул. Косыгина, д.17, комн. 4-21, 4-31.
Адрес в МИРЭА: email – cnit@mirea.ac.ru 117454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78.
МГДД(Ю)Т
Заказ
Тираж 40
© В.Мордвинов и В.Матчин.., М. 2002
3
Предисловие редактора
В нашей стране с 60-х годов ведётся подготовка специалистов в области информатики.
С середины 80-х годов Минобразования РФ приступило к решению проблемы стандартизации
высшего образования, то есть к унификации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки специалистов. Стандарт высшего образования структурно определён в основном из двух составляющих: федеральной, которая определяется государственными
требованиями, и отраслевой - областью применения. Сообразно этому подходу в последние
годы выделилась и формируется компонента образовательных стандартов профиля информатики, нацеленная на профессиональную подготовку специалистов-системотехников, ориентированных на создание, внедрение в образовательные технологии и сопровождение на всем
жизненном цикле корпоративных информационных систем как инструментального средства
управления огромными современными информационными потоками. Иными словами, специалистов, способных создавать и поддерживать образовательную информационную среду, регулировать ее информационный ресурс. Этому направлению отвечает государственный отраслевой образовательный стандарт высшей школы РФ соответствующей специальности 071900
«Информационные системы (в технике и технологиях)», а его отображению в информационном пространстве непрерывного образования России соответствует ядро создаваемой в этих
целях силами МИРЭА и МГДД(Ю)Т корпоративной информационной системы (ИС) на платформе Lotus Notes.
Ядро упомянутой ИС наполнено набором специально разработанных учебнометодических комплексов (УМК) дисциплин специализации, профильных дисциплин и базового фундаментального курса информатики. Построение ядра ИС отображает опыт многолетней научно-исследовательской, учебно-творческой и информационно-методической работы в
указанном направлении ГНИИ ИТТ «Информика», НИИВО, отдела технического творчества
(секторов НИТ и ИВТ) МГДД(Ю)Т, кафедры ТИССУ МИРЭА, Московского межвузовского
центра НИТ МИРЭА-МГДД(Ю)Т и других участников.
Окружение ядра ИС формируется из массивов развивающих информационных материалов, в том числе в виде понятий и их раскрытий (по типу глоссария). Эти материалы структурированы в виде периодически обновляемых и расширяющихся частей – публикуемых выпусков, образующих информсреду специальности 071900 и ее компонент дополнительного образования. В первой версии по состоянию на осень 2001 года указанная выше информсреда
состоит из трех тематических частей. В первой части (в первом выпуске) дана общая характеристика информсреды образования, подробно раскрыты ее основные элементы. Во второй части представлена дисциплина "Информатика", которую авторы и редакотры считают основообразующей дисциплиной формирования информсреды образования. Эта часть также раскрывает понятия, относящиеся к информационным технологиям и обработке информации. И наконец, в третьей части содержится описание информационных ресурсов и систем. Основное
внимание уделено авторами информационным системам, с помощью которых можно организовать управление и защиту информационных ресурсов информсреды образования.
Благодаря модульности компонентов массива, его части можно легко обновлять, что,
по мнению авторов и редакторов позволит ему долгое время идти в ногу со временем.
Информационный массив информсреды будет полезен как студентам, обучающимся по
специальности 071900, в качестве учебного пособия, так и учащимся дополнительного образования.
Редакторы желают творческих и учебных успехов всем пользователям настоящих информационных материалов.
Д.Л.Монахов, директор МГДД(Ю)Т
А.Н.Тихонов, д.т.н. проф., директор
ГНИИ ИТТ «Информика»
4
Часть 3. Информационные ресурсы и виды информационных систем, образующих
информсреду образования. Моделирование, проектирование и сопровождение ис
в образовании на протяжении всего их жизненного цикла
Понятие: Семантическая модель реальности и идеальности информсреды
как полигон для создания информационных систем в образовании.
Комментарий: Семантическая роль знания и информации с кибернетических
позиций рассматривается к неживой, живой и социальной природе на основе классификации интеллектуальных технологических процессов и их расширительной трактовки. При этом отражается единство информационных процессов для всех видов материи, включая естественные и искусственные (созданные человеком) системы. В образовательных технологиях наряду с традиционной информационной функцией отображения окружающего нас мира семантическая модель информсреды структурируется и
выстраивается сообразно дополнительным требованиям, обусловленным дидактикой
обучения и необходимыми для этого многоступенчатостью, наличием переходов от
общего к частному и от простого к сложному и достаточно развитыми обратными связями, облегчающими контроль и закрепление знаний и навыков. В образовании присутствует и важен рациональный баланс реальности и идеальности информсреды, опирающийся на достижения научных исследований. Все основные компоненты, особенности и соотношения в информсреде наиболее конструктивно и дидактично регулируются и доводятся до пользователей посредством информационных систем образования,
питающихся этой информсредой. Таким образом, семантическая модель реальности и
идеальности информсреды является полигоном для создания информационных систем
в образовании.
Понятие: Семантика. Информация как семантическая сущность материи.
Комментарий: Семантика есть интерпретация связи содержания с формой.
Информация как семантическая сущность материи - понятие системное и выражается в
информации об объекте, о цели и необходимом силовом воздействии на объект. Источниками и приёмниками информации могут быть элементы бинарной системы любого вида материи - объект и субъект. В образовательных средах субъектами информации являются учащиеся, педагоги, методисты и административные работники, а также
в условиях развития рыночной экономики заказчики образования как вида функциональной услуги, то есть прежде всего государство и различные предприятия, требующие подготовки профессиональных кадров. Объектами информации являются предметные области обучения, сопровождающие их инструментарий, директивы, методики
и различные отклики обучения в обратных связях. Что касается современных развивающихся информационных систем образования, поддерживаемых искусственным интеллектом и, видимо, способных к самосовершенствованию и самообучению, их можно отнести как к объектам, так и субъектам информации образовательной информсреды. Вместе с тем базовым является и всегда будет являться представление о том, что
семантическая сущность информации, циркулирующей в человеко-машинных системах, как в любых искусственных системах, созданных человеком, проявляется через
человека. В машинах нет плана-содержания, того, что существует в любых естественных системах. В искусственно созданные человеком информационные системы информация привнесена человеком. Машинная технологическая информация имеет формальный, синтаксический характер, семантическая же сущность сообщений остаётся за
человеком. В современном обществе технические средства информационного обмена,
прежде всего информационные системы, играют все возрастающую роль в построении
5
информационного общества. На практике это может приводить к переоценки роли машин в системах “человек-машина”, что неизбежно сказывается на эффективности таких систем. Информационные системы инструментально воздействуют на информацию по заданной человеком программе, храня, отыскивая, видоизменяя и защищая ее,
но не более того. Сама же информация под воздействием информационных систем не
меняет своей природы и способности объективно отображать семантическую сущность
материи, окружающего нас мира.
Понятие: Познание через интерпретаторы – сущность информатики как
базовой дисциплины освоения предметных областей в образовании.
Комментарий: Различные виды материи различаются только своей структурой.
Поэтому структуру вещества как носителя свойства материального мира можно принять за язык, средствами которого кодируются хранящиеся знания, а структурные параметры энергетических процессов- за язык кодирования передающейся в системе информации. На этом принципе строится вся система информатики, являющейся фундаментальной наукой и учебной дисциплиной, позволяющей отображать информацию,
как семантическую сущность материи, а следовательно изучать и развивать те или
иные предметные области знаний, а также совершенствовать механизмы и инструментарий такого изучения.
При познании окружающей действительности и самого себя человек интерпретирует природные, вещественные и энергетические структуры подобно интерпретации
созданных им же знаковых и сигнальных систем, в том числе реализованных средствами информационных систем. Главное предназначение информационных систем в
образовании в этом контексте заключается в способности ИС эффективно и безошибочно извлекать из этих структур их концептуальное содержание. Описание предметных областей, относящихся к той или иной специальности или отрасли знаний, представляет наиболее важное звено информсреды образования и, следовательно, должно
отождествляться в ядре информационных систем, регулирующих информационные
массивы в информсреде образования. Информатика через интерпретаторы обеспечивает реальный доступ к этой информации, позволяя осваивать указанные предметные области в процессе их исследования и изучения.
Понятие: Язык, как средство общения информсреды образования.
Комментарий: Важнейшими средствами передачи информации в коммуникативных процессах являются физические среды, каналы связи и системы кодирования.
В социальных системах, к числу которых относятся воспитание и обучение, главенствующим средством общения является естественный язык. Он встроен в символьной и
образной форме в процессы двухполушарного мышления человека, через которые проявляется его семантическая сила. При этом в различных странах, у различных народностей и этнических групп язык общения различен. Даже в пределах нашей огромной
Российской Федерации наряду с государственным русским языком присутствуют языки многих республик и народностей, заселяющих Россию. Кроме того в информационном обмене и образовательных технологиях фигурируют языки многих, особенно развитых стран. В информатике и смежных с ней областях большая роль принадлежит
английскому языку, используемому во многих странах мира. Многоязычность осложняет информационный обмен в образовательной информсреде, но, одновременно обогащает и развивает информсреду. К тому же возможности современных информационных систем позволяют максимально облегчить и автоматизировать перевод информации с одного языка на другой.
6
Поддерживая социальную систему – образование, сами информационные системы образования являются сугубо техническими системами, поэтому их язык интерпретирует информацию образовательной среды иным образом. В социальных системах
физическая среда и каналы связи строятся человеком, а в качестве системы кодирования выступает естественный язык - важнейшее средство человеческого общения и орудие мысли. В работе ЭВМ участвуют искусственные языки, в основе которых пока лежит двоичная система исчисления. Формальная интерпретация сообщений на этих
языках на стадии разработки осуществляется программистами, что создаёт семантический барьер между пользователем и машиной на стадии эксплуатации. Но и сами языки программирования есть продукт выработанных человеком условностей языкового
перевода желаемых команд, адресуемых в адреса тех или иных технических средств и
устройств информационных систем.
Что касается ограничений, связанных с принятой по техническим соображениям
двоичной системой счислений в современных технических средствах, то, представляется неизбежным поиск выхода из этой стесненности в сторону аналоговых интеллектуальных устройств, уподобляющихся мозгу человека. На этом пути развития можно
ожидать появления множественных, а не двоичных кодов и некоторую интерпретацию
их возможностей путем построения ИС на основе мультимногопроцессорных супермощных вычислительных комплексов. Представляется вполне ясным, что для уменьшения семантического разрыва между естественными языками социальных систем и
языками технических средств и систем максимальное усилие необходимо предпринять
в области информационных гипертехнологий, комплексно моделирующих техническими средствами кибернетические и коммуникативные возможности человека, повышая когнитивность искусственных систем и вытесняя формальных посредников в общении человека с машиной.
Понятие: Информационные технологии.
Комментарий: Технология – это совокупность процедур, приёмов и правил, нацеленных на создание, обслуживание, поддержание и использование чего-либо. Это
определение относится и к созданию, хранению, поиску, транспортировке, переработке и защите информации, то есть к тому, чем занимается информатика. Информационные технологии посредством соответствующих технических, языковых,
программных и методических средств реализуют в области информатики эти и сопряженные с ними функции по обслуживанию информатики. Соответственно, как предметная область обучения информационные технологии дают представления, знания и
навыки, необходимые для работы с информацией на основе базисных знаний информатики как науки. Работа с информационными системами в качестве одного из наиболее эффективных инструментов информатики также относится к сфере информационных технологий.
Понятие: Интеллектуализация информационных технологий; интеллектуальные информационные системы.
Комментарий: Интеллектуализация информационных технологий и создание на
этой основе интеллектуальных информационных систем опираются на построение в
сфере информатики развитых интеллектуальных технологических процессов. Это
именно так, а не иначе, потому, что развитые интеллектуальные технологические процессы составляют главный информационный конвейер такой высокоорганизованной
интеллектуальной системы, какой является человек. И это при всем том, что возможности мозга современного человека с позиций информатики в реальной жизни используются всего пока на 2 процента от их потенциальных возможностей, в то время как
7
все достигнутые технические возможности созданных человеком ЭВМ исчерпываются
почти полностью. Однако все перечисленные автоматизированные процессы в ЭВМ в
плане их истинной интеллектуализации могут стать реальностью только при высоком
уровне развития их аппаратного и математического обеспечения.
Само совершенствование технических средств в направлении их интеллектуализации в настоящее время в основном протекает в результате реализации принципа
непрерывности развития алгоритмическими методами. Реализация принципа непрерывности развития алгоритмическими методами отличается крайней трудоёмкостью и
поглощает большую часть времени квалифицированных специалистов, не открывая,
пожалуй, пути к радикальному прорыву в этой области. Видимо, дальнейшие успехи в
области интеллектуализации информационных технологий могут быть связаны с моделированием способности к приближённым рассуждениям. Вместе с тем построение
когнитивной среды требует создание автоматов, способных воспринимать текстовую,
визуальную, звуковую и тактильную информацию, семантически сопрягать различные
её виды, осуществлять логический вывод на основе обобщённой информации и изменять свою деятельность согласно формирующимся целям и окружающей ситуационной обстановки.
В компьютерной семантике ЭВМ рассматривается как активный партнёр человека, осуществляющий интеллектуальную деятельность, направленную на сигнальное
взаимодействие с человеком в единстве синтаксических, семантических и прагматических характеристик. Фактически проблема состоит в совместном участии человека и
машины в одной системе и различении выполняемых ими функций. В свою очередь
это означает переход информационных систем из статуса технических систем в системы комбинированные – технические и социальные. А это означает появление и быстрое развитие уже зародившейся в образовательной деятельности новой предметной
технологической области – ИНФОРМАЦИОННО-СОЦИАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.
С позиций информационно-социальных технологий интеллектуализированные
информационные системы, обладая до настоящего времени существенной ограниченностью в плане развития когнитивной среды, имеют важное перспективное достоинство по сравнению с социальными системами, заключающееся в независимости от психологического фактора. В психологии деятельность, в том числе информационная, понимается как динамическая система взаимодействий субъекта с миром, в процессе которых происходит возникновение и воплощение в объекте психологического образа и
реализация опосредованных им отношений субъекта в предметной действительности.
Основными характеристиками деятельности являются предметность и субъективность,
которые могут быть перенесены в понятие компьютерной деятельности и реализовываться на практике средствами информационных систем. Рассматривая данную проблему можно отметить важное отличительное свойство компьютерной семантической
системы - её свободу от прошлого, личностной детерминированности человеческого
поведения, его исключительности, настрое6ний и других аспектов, относящихся к психологическому фактору.
Понятие: Предметная область информационных систем в образовательных
технологиях.
Комментарий: Предметная область информационных систем – это та часть реального мира, описание которой является сферой проблемной ориентации автоматизированной информационной системы. В образовательных технологиях информационная
система отображает и целесообразным образом акцентирует по значимости исходную
информацию, относящуюся к объекту изучения, позволяет расширять и дифференцированно углублять круг сведений о ней, формирует общие, проблемные и частные во-
8
просы и задания ко всем участникам учебного процесса, вносит директивные и методические компоненты в образовательные технологии и формирует материалы и механизмы для создания обратных связей обучения и творчества в виде самопроверки, оперативного контроля, контроля текущей успеваемости, этапного и рубежного контроля
восприятия, знаний и навыков. При этом ИС обслуживает и такие задачи, как синхронный и асинхронный обмен информацией между всеми участниками учебного процесса
и банками знаний и базами данных, поддерживаемых самой ИС, хранение, защиту и
отображение информации в требуемом виде. Современная ИС образовательных технологий реализуется посредством Интернет\Экстранет\Интранет-технологий и содержит
четко обозначенное устойчивое ядро описания предметной области и динамично изменяющееся информационное окружение ядра ИС в виде различных развивающих и установочных материалов.
ИС в образовании обязана также обеспечивать необходимую интегративность
между различными ИС учебных учреждений, специальностей, направлений и так далее
в целях создания единого отраслевого, государственного и межгосударственного интернационального образовательного информационного пространства, формируя тем
самым единую мировую управляемую информационную среду образования, в том
числе в мировой глобальной сети Интернет. Решение этой глобальной задачи начинается с обеспечения однозначности и полной эквивалентности переводов и интерпретаций описания предметной области в многоязыковом информационном пространстве
как в части языков общения между людьми различных национальностей, так и в части
машинных интерпретаций, то есть в разных операционных системах, в различных приложениях и с использованием различных языков программирования и готовых интегрированных программных продуктов. При этом ИС не должна отклоняться в обеспечении заданных параметров указанного вида обеспечения на протяжении всего жизненного цикла системы.
Для этого при определении предметной области объект должен иметь относительно целостный характер и обладать некоторым конечным и явным набором свойств.
При этом свойства объекта могут быть индивидуальными и общими, присущими и
единичному экземпляру, и целому классу.
Обмен знаниями посредством передачи, кодирования смысла и сигналов привёл
к необходимости разработки общих принципов обработки, хранения, поиска, передачи
и защиты информации. Этим занимается информатика как предметная область образования и науки, а еще точнее, решению и изучению этих вопросов посвящен вузовский
курс «теория информации». Этот курс может быть адаптирован в виде соответствующих разделов в курсы «информатика», «теория информационных систем» и другие им
подобные, что регулируется государственными образовательными стандартами специальностей высшей школы России и уточняется в разрешенных стандартами размерах
учебными планами по специальностям и специализациям отдельными вузами.
Понятие: Информация, как субстанция, видоизменениями и отображениями которой проявляется функционирование информационных систем.
Комментарий: Информация выступает фундаментальным понятием естествознания, в частности, в области кибернетики как науки и технического воплощения кибернизации. Информация - это всеобщее свойство материи, проявляющееся в коммуникативных процессах, которые содержат в себе субъектно-объектные отношения. Обладая свойством количественных и качественных измерений и оценок, информация
может быть представлена в виде комбинаций и наборов информационных единиц, тем
самым полностью, однозначно и исчерпывающе отображая сущность описываемого
объекта. Информационные единицы бывают элементарными и составными. Элемен-
9
тарными единицами информации выступают реквизиты - логически неделимые элементы, соотносимые с определённым свойством отображаемого объекта или процесса.
Различают числовые и текстовые реквизиты.
Числовые реквизиты характеризуют количественные свойства явлений, полученные в результате подсчёта натуральных единиц, взвешиванием, измерением. Текстовые реквизиты в основном отражают качественные свойства явлений и событий.
Они дают характеристику тем обстоятельствам, при которых протекало то или иное
явление или процесс и были получены те или иные числовые значения и результаты.
Информация о материальном мире есть неизбежное свойство существования материального мира, проявляющегося в его движении во времени. Информация о материальном мире многолика, безгранична, многогранна, вечна и существует независимо от
нашего сознания. Она диктуется только объективными свойствами этого материального мира, следовательно, она истинна и идеальна. В этом в диалектическом единстве
проявляются материальная сущность мира (материализм), его идеалистическое и гносеологическое начало, то есть познаваемость. В материальном мире существует и неизбежен взаимный информационный обмен между всеми его частями всех уровней и
размеров при всей бесконечности материального мира в глубину, что предопределяет
первичную роль информации как регулятора существования и развития материального
мира. Видимо, такая трактовка роли информации по отношению к материи нивелирует
противоречия извечной проблемы философии – что первично, материя или сознание,
что превалирует в мире – реальное или идеальное.
Соответственно, в технократских представлениях об информационных системах
достаточно утверждать, что информационные системы призваны и могут объективно,
однозначно и исчерпывающе отображать посредством обрабатываемой информации
свойства материального мира, обладая при этом селективными способностями по отношению к заданным предметным областям и критериям поиска и оценок в рамках
этих областей. Это особенно важно в образовании, где сама дидактика есть сугубо селективный и целенаправленный процесс с ведущими функциями в нем обучения и
воспитания. В реализации этих функций проявляется специфика информационных
систем в образовании по отношению к ИС иных назначений. С позиций же онтопсихологии личности ИС в образовании проявляют еще ряд дополнительных свойств и особенностей, отражающихся на эффективности и социальных характеристиках образовательных технологий. В их числе непреднамеренная однобокость формирования у пользователей зависимости в их профессиональной деятельности от непременного наличия
привычных информационных средств, систем и технологий, при сложившемся и предвзятом отношении к выбору тех или иных средств; стихийность и спонтанность использования гигантских хаотических быстро разрастающихся информационных потоков Интернет-технологий; необъективность и ложность многих суждений и позиций,
навязываемых пользователям этими Интернет-технологиями; ограниченность, замкнутость, а временами незащищенность от вредных воздействий Интранет-технологий и
другие особенности. Эти временные болезни развития информационных систем в образовании обусловлены двумя причинами: спонтанностью создания и развития Интернет\Интранет-технологий при высокой социальной востребованности и отсутствием
своевременной постановки вопроса о создании и выделении единой регулируемой информационной среды в образовании. Решение проблемы, компенсирующее указанные
негативные процессы в настоящее время возможно, неизбежно и строиться оно будет,
по-видимому, на развитии единой мировой регулируемой информсреды образования
на основе использования Интернет\Экстранет\Интранет-технологий и создания эффективных универсальных корпоративных информационных систем в образовании, структурирующих данные в соответствие с требованиями дидактики в информационном по-
10
ле изучаемой предметной области. Эти системы должны быть интегрированы в мировое Интернет-информационное пространство, что уже само по себе вытекает из сущности Интернета, являющегося мировой глобальной распределенной мультимедийной информационной системой, поддерживаемой различными средствами
лексики, в в основе которых использование языка HTML.
Понятие: Новые подходы к организации учебного и учебно-творческого
процессов с использованием современных компьютерных технологий, реализуемых посредством информационных и обучающих систем.
Комментарий: Компьютерная техника прочно вошла в число средств обучения
и очень важную роль отводят компьютерам в учебных планах. Из множества компьютерных обучающих программ (КОП) можно выделить три, наиболее важные и получившие наибольшее распространение.
1.Специализированные обучающие (дидактические) программы, которые
специально написаны для оказания помощи учащимся и преподавателю в обучении.
Объединенная совокупность таких программ может представлять учебный курс целиком. Специализированные обучающие программы являются готовым к применению
программным продуктом, который используется преподавателем и может выступать
как средство индивидуального пользования обучаемым или как основа для проведения
преподавателем групповых занятий в учебной аудитории. Преподаватель может как-то
дозировать их (например, эффективно используя принцип независимого модульного
построения таких программ, как в случае настоящей публикации междисциплинарного
учебно-методического комплекса – УМК), встраивая в общую систему преподавания,
методически приспосабливаясь к тому способу изложения, какой принят в каждой из
таких программ. Они чаще всего не допускают никаких доработок, и преподаватель
пользуется ими как готовым учебным средством.
2. Использование компьютерной модели, с которой обучаемый изучает то или
иное учебное явление, научное положение и т. д. Не будучи стесненным жесткими
рамками указаний о последовательности действий, обучаемый может наиболее полно
реализовать свои учебные интересы, удовлетворить любознательность, проявить инициативу в проведении экспериментов с моделью.
Творческая активность — наиболее важная возможность, которая предоставляется здесь обучаемому. Реализация больших дидактических возможностей компьютерных моделей зависит от двух главных обстоятельств:
• насколько удачно модель отражает моделируемые явления, процессы, системы
знания о предметной области;
• насколько удачна модель в дидактическом отношении — знания о стратегии обучения и об учащемся.
Учебные модели создаются фирмами и организациями по разработке программных средств совместно с преподавателями, психологами, дидактами.
3. Автоматизированные обучающие системы (АОС) представляют собой некоторую программную оболочку, предполагающую заполнение ее разнообразным
предметным содержанием.
АОС предполагает возможность активного вмешательства преподавателяпользователя в содержание готового учебного материала, заполняющего оболочку, или
заполнения ее собственными дидактическими материалами Как результат такой работы появляется автоматизированный учебный курс — АУК.
АОС позволяет преподавателю реализовать свои индивидуальные потребности,
педагогические возможности, наиболее целесообразно отобрать материал для АУК и
представить его в нужном виде.
11
Существуют и другие способы классификации компьютерных обучающих программ (КОП).
С использованием КОП, с одной стороны, обучаемые получили возможность
работать в своем собственном ритме в соответствии со своим уровнем подготовки. Это
оказывает положительное влияние на процесс обучения, так как обучаемый получает
большую свободу в выборе решений, в ходе процесса обучения присутствует элемент
соревнования с компьютером и т. д.
С другой стороны, такая индивидуализация обучения накладывает свой отпечаток на работу преподавателя. Преподаватель лишен возможности активно влиять на
процесс обучения и реально оценивать уровень подготовки обучаемых, так как он не
имеет возможности контролировать в динамике протекание процесса обучения хотя бы
у большинства. Отсюда возникает проблема организации учебного процесса. Для ее
решения необходимо разбить процесс обучения в компьютерных классах на два этапа:
усвоение теоретического материала и применение теоретических знаний на практике.
На компьютерах преподавателя и обучаемых запускаются специальные программы,
(программа преподавателя и программа обучаемого). Преподаватель может со своего компьютера наблюдать за ходом работы обучаемых и при необходимости оперативного вмешательства, может со своего компьютера эмулировать управление клавиатурой и мышью обучаемого, запускать на его компьютере различные программы. Во
время работы обе стороны могут обмениваться друг с другом сообщениями.
Некоторые замечания по поводу функций поддержки: Сети в компьютерных
классах применяются относительно давно. Но из множества их возможностей используются три: сервис печати, файловый сервис и сервис передачи сообщений. Они объединены в одну группу вследствие того, что имеют стандартную реализацию во всех
сетевых операционных системах (СОС).
Сервис печати позволяет разделить печатающее устройство между несколькими пользователями сети и, таким образом, никак не влияет на решение поставленной
проблемы.
Файловый сервис позволяет проводить операции с файлами других подключенных к сети компьютеров, что облегчает работу преподавателя, обеспечивая быстрое
распространение программ или заранее подготовленных исходных данных.
Передача сообщений не может удовлетворить ограничению поставленной проблемы в связи с тем, что в одних СОС имеются существенные ограничения на длину
передаваемого сообщения, а в других процесс передачи и приема сообщений не прозрачен для пользователя, то есть он требует от него знания некоторых основ СОС, что
не всегда ему необходимо.
Все функции описанной выше схемы взаимодействия преподавателя с обучаемым реализуются на основе механизмов обмена информацией по сети. Для передачи
информации по сети используется спецификация Windows Sockets, определяющая сетевой программный интерфейс для MS Windows. Цель спецификации — абстрагироваться от типа используемой сети, что позволяет эффективно разрабатывать сетевые
приложения, работающие в сетях любого типа
Прием сообщений. Процесс заключается в автоматическом отображении стандартного диалогового окна Windows с текстом сообщения (длиной до 2 млрд. символов). Для реакции на сообщения пользователю необходимо нажать на кнопку ОК.
Передача сообщений. Вызывается двойным щелчком мыши по пиктограмме на
панели задач Windows. После этого появляется диалоговое окно, в которое нужно ввести текст сообщения и нажать кнопку "Отправить"
Пересылка на компьютер преподавателя экранных кадров с компьютера
обучаемого. Позволяет преподавателю, не вставая с места, наблюдать за ходом работы
12
обучаемого и корректировать его действия с помощью остальных функций. Снимок
экрана помещается в клиентскую часть окна программы преподавателя. Для корректного отображения экранов с различными установками глубины цвета и разрешающей
способности используется независимое от устройства растровое изображение (device
independent bitmap — DIB). Процесс передачи изображений запускается автоматически
при установке связи с компьютером обучаемого и в дальнейшем повторяется автоматически через задаваемый интервал времени.
Одновременно связь можно установить с несколькими компьютерами, что обеспечивается используемым в программе многодокументным интерфейсом (multidocument interface — MDI).
Удаленный запуск программ. Эта функция обеспечивает просмотр содержимого папок компьютера обучаемого из стандартного диалога открытия файлов на
предмет поиска необходимой исполняемой программы, которая затем запускается на
выполнение.
Эмуляция нажатия клавиш и перемещения мыши. Позволяет управлять
компьютером обучаемого с компьютера преподавателя. Снимок экрана компьютера
обучаемого помещается в окно программы преподавателя. События от мыши (перемещение, нажатие кнопок) обрабатываются программой и передаются программе обучаемого, где они помещаются в системную очередь сообщений от мыши. То же самое
происходит и с нажатиями на клавиши. Далее ОС компьютера обучаемого считывает
события и адресует их активному окну.
Понятие: Общая характеристика функций и содержания проектирования
ИС в образовании. Реализация проектных решений средствами новых информационных технологий.
Комментарий: Государственный образовательный стандарт ВШ РФ 071900
«Информационные системы в образовании» дает полную характеристику процессу
проектирования информационных систем (в образовании) и содержанию информационных технологий, поддерживающих реализацию проектных решений.
Стандарт, в частности, предписывает в проектной деятельности различать, разделять, классифицировать (опираясь на соответствующие международные и российские стандарты) и реализовывать соответствующие этапы проектирования и сопровождения информационных систем (ИС) на протяжении всего их жизненного цикла. В
том числе проект должен разрабатывать и документально описывать структуру информационно-логической модели ИС и функциональную модель ИС. Должны решаться и обосновываться документально: разработка модели данных и управления ими; защиты данных, разработка пользовательского интерфейса; разработка проекта распределенной обработки информации; разработка алгоритмов ИС; логический анализ
структур; анализ и оценка производительности ИС; управление проектом ИС; должны
приводиться использованные стандарты, а проектная документация должна выполняться на их основе; должны описываться и обосновываться выбранные и\или созданные инструментальные средства проектирования ИС, графические средства представления проектных решений; обеспечиваться и поддерживаться эксплуатация ИС.
В проекте должны быть обоснованы выбор и применение информационных
технологий (ИТ) как средства поддержки и реализации проектных решений. Должна
приводиться классификация видов и типов, режимов и особенностей используемых
ИТ. Должна подробно описываться реализация в технических областях; поддерживающих функционирование ИС; должны, в частности, рассматриваться модели процессов передачи, обработки, накопления данных в информационных системах; системный подход к решению функциональных задач и к организации информационных про-
13
цессов в системе и подсистемах. Особо тщательно должны прорабатываться вопросы
сетевых телекоммуникаций, маршрутизаций и серверного обеспечения на всех уровнях
сетевого взаимодействия. Для этого должны изучаться. отбираться и систематизироваться в интересах проекта соответствующие глобальная, базовая и конкретные информатизационные технологии; для которых систематизируются, обобщаются и дифференциально используются в проекте те или иные особенности ИТ; модели, методы и
средства реализации перспективных ИТ.
Понятие: Подходы к проектированию автоматизированных информационных систем.
Комментарий: Проектирования автоматизированных информационных систем
(ИС) расчленяется на этапы в соответствие с избранной стратегией построения ИС.
Проектирование ИС можно осуществлять в двух основных стратегических направлениях:
1. собственно проектирование ИС конкретных назначений на базе готовых программных и аппаратных компонентов с помощью специальных инструментальных
средств разработки;
2. проектирование компонентов ИС и инструментальных средств, ориентированных
на многократное применение при разработке многих конкретных информационных
систем.
Первое направление относят к системной интеграции. Разработчик ИС должен быть специалистом в области системотехники, хорошо знать международные
стандарты, состояние и тенденции развития информационных технологий, программных продуктов и т.д. Существует ряд фирм, специализирующихся на разработке проектов информационных систем. Представляется, что в отрасли образования из-за глубочайшей зависимости инфологии и специфики ИС от сложности разнообразия предметных областей и узкопрофессиональных требований дидактики проектирование и
сопровождение ИС должно производиться непосредственно в ведущих учреждениях
образования силами собственных специалистов – системотехников по информационным системам (специальность 071900).
Второе направление относится к области разработки математического и программного обеспечения для реализации функций ИС — моделей, методов, алгоритмов,
программ на базе знания системотехники и т. п. В каждом классе ИС (АСУ, САПР,
ГИС и т. д.) имеются фирмы, специализирующиеся на разработке программных систем. Вышеприведенная реплика о проектировании ИС образования своими силами в
учреждениях образования, видимо, опять достаточно справедлива, но с поправкой на
необходимость закупки или заказа извне профессионально сделанных программных
модулей, из которых синтезируются интегральные проектные решения.
ИС и ее компоненты являются сложными системами, и при их проектировании
целесообразно использовать нисходящий стиль блочно-иерархического проектирования.
Верхний уровень проектирования ИС называют концептуальным проектированием. Концептуальное проектирование выполняется в процессе предпроектных исследований, формулировки технического предложения, разработки эскизного проекта.
Предпроектные исследования проводятся путем анализа (обследования) деятельности учреждения, изучения принятых образовательных технологий учреждения, предметных областей, требований образовательных стандартов и программ к качеству, содержанию, методикам и результатам обучения, в поддержку которого создается ИС.
Содержание обследования — выявление структуры учреждения, обслуживаемых подразделений и коллективов, структуры и сущности предметных областей, выполняемых
14
в обучении создаваемой системой функций, анализ информационных потоков, опыта и
имеющихся средств автоматизации, компьютерного и сетевого обеспечения. Обследование проводится системными аналитиками (системными интеграторами) совместно с
представителями организации (подразделения)-заказчика.
На основе анализа результатов обследования разрабатывается исходная концепция ИС. Эта концепция включает предложения по изменению структуры преподавания
и самостоятельной работы учащихся, по улучшению взаимодействия подразделений,
преподавателей, тьюторов, многих обучающихся между собой в разных комбинациях,
по выбору базовых программно-аппаратных средств. Последняя часть концепции является инженерным результатом обследования и предопределяет судьбу будущей ИС в
образовании, поэтому все основные концепты решений разработчиков в этой области
должны быть абсолютно ясны заказчику и им одобрены. Результаты анализа — техническое предложение и бизнес-план создания ИС представляются заказчику разработчиком для окончательного согласования.
При концептуальном проектировании применяют ряд спецификаций, среди
которых центральное место занимают модели преобразования, хранения и передачи
информации. Модели, полученные в процессе предпроектного обследования, являются
моделями его функционирования. В процессе разработки ИС модели претерпевают
существенные изменения и в окончательном виде они рассматриваются уже как модели проектируемой ИС.
Различают функциональные, информационные, поведенческие и структурные
модели:
• функциональная модель системы описывает совокупность выполняемых системой функций;
• информационная модель отражает структуры данных — их состав и взаимосвязи;
• поведенческая модель описывает информационные процессы;
• структурная модель характеризует морфологию системы (ее построение) — состав подсистем, их взаимосвязи.
Содержанием последующих этапов нисходящего проектирования являются:
• определение перечней приобретаемого оборудования и готовых программных
продуктов;
• построение системной среды;
• разработка собственного оригинального ПО (которая, в свою очередь, делится на
ряд этапов нисходящего проектирования).
Особое место в ряду проектных задач занимает разработка проекта корпоративной вычислительной сети, (техническое обеспечение ИС имеет сетевую структуру).
Корпоративная сеть может быть выполнена в виде совокупности нескольких
локальных подсетей типа Ethernet, связанных опорной сетью типа FDDI, АТМ или высокоскоростными вариантами Ethernet.
Если ИС располагается, а точнее, распределена в удаленных друг от друга пунктах, то решается вопрос об аренде каналов связи для корпоративной сети. В наше время в городской инфраструктуре следует отдавать предпочтение высокоскоростным каналам на основе оптоволоконных соединений, каковые прокладываются между зданиями и районами городов в системе канализационных ходов. Наряду с оптоволоконными соединениями используют также уже задействованные в каналах выделенные
линии телефонии (с существенно меньшими скоростями), радиообмен и т.п.
Учитывая и воплощая в своем функционировании все особенности дидактики,
предметных областей и специфику массового пользования учащимися ИС в образова-
15
нии в стратегическом смысле должны проектироваться с опорой на все основные тенденции в индустриях информатики и телематики.
Одной из главных тенденций современной индустрии информатики - создание и
использование открытых систем. Свойство открытости означает, во-первых, переносимость (мобильность) программного обеспечения на различные аппаратные платформы, во-вторых, приспособленность системы к ее модификациям и комплексированию с
другими системами в целях расширения ее функциональных возможностей и/или придания системе новых качеств (интегрируемость). Профиль создаваемой ИС должен в
полной мере отражать эту генеральную тенденцию. Профилем открытой системы
называют совокупность стандартов и других нормативных документов, обеспечивающих выполнение системой заданных функций, включая достижение обсуждаемой выше открытости.
Понятие: CASE системы в проектировании ИС образования. Инструментарий, спецификация и инфологическое структурирование в CASE-технологиях.
Комментарий: В современных информационных технологиях важное место отводится системам разработки и сопровождения их программным обеспечением (ПО).
Эти технологии и среды образуют системы, называемые CASE-системами.
Используется двоякое толкование аббревиатуры CASE, соответствующее двум
направлениям использования CASE-систем:
• первое из них — Computer Aided Software Engineering — переводится как автоматизированное проектирование программного обеспечения, соответствующие
CASE-системы часто называют инструментальными средами разработки ПО
(RAD — Rapid Application Development);
• второе — Computer Aided System Engineering — подчеркивает направленность
на поддержку концептуального проектирования сложных систем. Такие CASEсистемы называют системами BPR (Business Process Reengineering).
Инструментальные системы разработки программного обеспечения.
Средства CASE по своему функциональному назначению принадлежат к одной
из следующих групп:
1) средства программирования;
2) средства управления программным проектом;
3) средства верификации (анализа) программ;
4) средства документирования.
Проектирование ПО с помощью CASE систем включает несколько этапов. Начальный этап — предварительное изучение проблемы. Следующий этап - выполняется
детализация ограничений и функций программной системы. Далее определяется модульная структура программы, выполняется инфологическое проектирование базы
данных, детализируются граф-схемы программной системы и ее модулей, проектируется пользовательских интерфейс.
Спецификации проектов программных систем.
Важное значение в процессе разработки ПО имеют средства спецификации проектов ПО. Существует ряд способов представления моделей. Практически все способы
функциональных спецификаций имеют следующие общие черты:
• модель имеет иерархическую структуру, представляемую в виде диаграмм нескольких уровней;
• элементарной частью диаграммы каждого уровня является конструкция "вход—
функция—выход";
• необходимая дополнительная информация содержится в файлах поясняющего текста.
16
В большинстве случаев функциональные диаграммы являются диаграммами
потоков данных (DFD — Data Flow Diagram).
Разработка DFD начинается с построения диаграммы верхнего уровня, отражающей связи программной системы, представленной в виде единого процесса, с
внешней средой. Декомпозиция процесса проводится до уровня, на котором фигурируют элементарные процессы.
Для описания информационных моделей наибольшее распространение получили диаграммы "сущность—связь" (ERD — Entity-Relations Diagrams), фигурирующие, например, в методике IDEF1X.
Поведенческие модели описывают процессы обработки информации. В системах CASE их представляют в виде граф-схем, диаграмм перехода состояний, таблиц
решений, псевдокодов (языков спецификаций), языков программирования, в том числе
языков четвертого поколения (4GL). В граф-схемах блоки используют для задания
процессов обработки.
Инструментальные среды разработки ПО.
Примерами широко известных инструментальных сред RAD являются VB (Visual Basic), Delphi, PowerBuilder соответственно фирм Microsoft, Borland, PowerSoft.
Применение инструментальных сред существенно сокращает объем ручной работы
программистов.
Для написания событийных процедур в Visual Basic используется язык и текстовый редактор языка Basic, в Delphi — язык и редактор языка Object Pascal. В CASEсистеме фирмы IBM, включающей части VisualAge (для клиентских приложений) и
VisualGen (для серверных приложений), базовым языком выбран SmallTalk.
Понятие: Системные (операционные) среды автоматизированных информационных систем (ИС). CALS-технологии.
Комментарий: Основные функции системных сред систем автоматизированного проектирования (САПР):
• управление данными;
• управление процессом проектирования;
• интеграция программного обеспечения;
• реализация интерфейса с пользователем САПР;
• помощь в разработке и сопровождении ПО САПР.
Сходные функции реализуются и в системных средах АСУ с той разницей, что в
них вместо проектных операций и процедур фигурируют бизнес-функции и бизнеспроцессы.
В типичной структуре программного обеспечения системных сред САПР выделяют следующие подсистемы.
Ядро FW отвечает за взаимодействие компонентов FW, доступ к ресурсам операционной системы и к сети, настройку на конкретную САПР с помощью специальных
языков расширения.
Подсистема управления проектом выполняет функции слежения за состоянием проекта, координации и синхронизации параллельно выполняемых процедур разными исполнителями.
Часто в отдельную подсистему выделяют управление методологией проектирования. При этом под методологией понимают совокупность методов и средств образования маршрутов проектирования — последовательностей проектных операций и
процедур, ведущих к цели проектирования. Подсистема управления методологией проектирования представлена в виде базы знаний БЗ УПР. В этой базе знаний содержатся
такие сведения о предметной области, как информационная модель, типовые фрагмен-
17
ты маршрутов проектирования — так называемые потоки (flows) процедур, соответствие между процедурами и имеющимися пакетами прикладных программ, ограничения на их применение и т. п.
Основные функции подсистемы управления данными реализуются в банке
данных, предназначенном для информационного обеспечения проектирования..
Подсистема интеграции программного обеспечения предназначена для организации взаимодействия программ в маршрутах проектирования. Она состоит из ядра
и менеджеров процедур, согласующих конкретные программные модули, программы
и/или программно-методические комплексы со средой проектирования. Методы построения маршрутов (flow) проектирования зависят от типа проектных задач.
Подсистема пользовательского интерфейса включает текстовый и графический редакторы и поддерживается системами многооконного интерфейса типа Х Windows System или Open Look.
Подсистема CASE предназначена для адаптации САПР к нуждам конкретных
пользователей, для разработки и сопровождения прикладного ПО. Обычно CASEподсистема включает обычные CASE-компоненты для разработки структурных схем
алгоритмов, "экранов" для взаимодействия с пользователем в интерактивных процедурах, средства для мифологического проектирования баз данных (БД), отладки программ, документирования, сохранения "истории" проектирования
Тенденция к созданию интегрируемых производственных систем привела к развитию технологии САLS. Одной из развитых реализации CALS-технологии является
концепция EPD (Electronic Product Definition) фирмы Computervision. В соответствии
с ней следующие компоненты должны входить в CALS-систему:
• комплекс прикладных программ автоматизированного проектирования (проектирующие подсистемы САПР), включая программы для конструирования изделий и
инженерного анализа проектных решений:
• подсистема автоматизации технологической подготовки производства;
• средства управления процессом проектирования;
• средства управления данными;
• средства визуализации и разработки документации;
• CASE-подсистема;
• языковые средства межпрограммных обменов;
• методики анализа проектно-технологической, производственной и управленческой
деятельности предприятия.
Функции и состав системных сред CALS и входящих в них САПР в значительной мере совпадают.
В 70—80-е годы активно обсуждалась проблема автоматизации разработки самих автоматизированных систем. Однако первоначальные попытки создания некоторой мета САПР выглядели несколько утопично. В настоящее время по-прежнему динамика развития информационных технологий достаточно велика, чтобы можно было
говорить о сформированной теории и методиках проектирования таких технологий и
автоматизированных систем. Но заметны достижения в этом развивающемся направлении.
Понятие: Общие принципы и рекомендации по созданию баз библиографической, реферативной и полнотекстовой информации (по материалам комплексного межведомственного проекта ГНИИ ИТТ «Информика»).
Комментарий: Распределенные базы библиографической, реферативной и полнотекстовой информации имеют общее назначение для науки и образования и дополняют предметно-ориентированные распределенные информационные системы по раз-
18
личным областям знаний. Задачами проводимых в этой области проектов (например,
проекта, выполняемого Всероссийским институтом научной и технической информации ВИНИТИ РАН) являются:
• разработка и создание распределенной информационно-технологической системы
баз и банков данных для внедрения ресурсосберегающих технологий сбора, переработки, хранения и поиска документальной и фактографической информации по
различным отраслям науки и техники (различным предметным областям знаний);
• обеспечение комфортных условий доступа к разнородным базам данных в телекоммуникационных режимах;
• производство и распространение новых электронных и информационных продуктов и услуг на их основе.
Общими принципами, реализующими возможности дальнейшего развития так
называемого либерпространства (то есть пространства, обеспечивающего свободный
доступ к информации) и создающими объективные предпосылки перехода общества к
качественно новой среде - киберпространству, реализованному в виде виртуальной
реальности на различных уровнях абстракции реального мира и представляющего огромные возможности накопления, обработки и передачи информации, являются:
1. Принцип информационного обеспечения, заключающийся в том, что, наряду с распространенным в настоящее время пассивным (по запросу) информационным
обслуживанием пользователей, информационные ресурсы, включающие распределенные базы библиографической, реферативной и полнотекстовой информации, должны
позволять при необходимости организовать активное информационное сопровождение (в том числе, когда пользователь не может адекватно сформулировать запрос), начинающееся с обоснования планов и проектов и продолжающееся на всех этапах их
реализации. При этом наряду с научно-информационным обеспечением должны быть
предусмотрены образовательная, просветительская, краеведческая функции.
2. Принцип унификации и стандартизации, заключающийся в том, что формируемые информационные ресурсы и разрабатываемый информационный сервис
должны обеспечивать межотраслевую, международную кооперацию и интеграцию баз
данных в мировое информационное пространство. Это предполагает использование
национальных и международных стандартов и протоколов (MARC-форматов и семейства протоколов OSI, в первую очередь, протокола Z39.50) для кооперативной каталогизации, в том числе для ретроспективной конверсии традиционных каталогов в электронную форму. При этом должна быть обеспечена автоматизация основных традиционных библиотечных процессов на основе однократного ввода информации о печатных и других изданиях и многократного (многоаспектного) ее использования в инфраструктуре: «издательства - коллекторы -распространители - библиотеки (информационные центры) - пользователи».
3. Принцип релевантности, заключающийся в том, что пользователям предоставляется только относящаяся к делу (релевантная) информация без информационного «шума». Это может быть достигнуто за счет использования общепринятых классификаторов, проблемно-ориентированных тезаурусов, систем навигации, многоаспектного поиска – осуществляемых с помощью различных современных распределенных многопользовательских информационных систем (ИС).
4. Принцип восходящих и нисходящих потоков, реализованный в том, что организуется восходящий поток информации от пользователей и организаций в узлы накопления (переработки, хранения) информации и нисходящий поток к пользователям.
При этом может быть создана двухконтурная структура информационного обслуживания и обеспечения, включающая: внутренний контур на базе корпоративной сети организации (отрасли) и, в основном, обеспечивающий информационные потребности от-
19
расли; внешний контур, в основном, обеспечивающий интеграцию информационных
ресурсов отрасли в мировое информационное пространство, продвижение научнотехнических и других достижений на мировом рынке, экспорт (импорт) образовательных услуг, академическую мобильность. Иными словами, используется корпоративное
информационное обслуживание на основе модели Интранет\Экстранет/Интранеттехнологий. При реализации указанного принципа в огромной многожанровой,
распределенной информсреде образования и науки могут быть созданы условия
для формирования информационных ресурсов и услуг на комплексной интегративной основе самоорганизации, либерализированного доступа и директивного
адресного управления информсредой.
5. Принцип многообразия форм и видов представления информации и информационного сервиса, заключающийся в том, что пользователям по телекоммуникациям предоставляются разнообразные формы и виды электронного сервиса и информации, включающие использование удаленных вычислительных ресурсов, возможность пополнения информационных ресурсов и многоаспектного их поиска, анализа и статистической обработки электронных ресурсов. Формы и виды ресурсов
должны включать всё, что необходимо для обеспечения деятельности научной и образовательной сфер: электронные каталоги, универсальные и специализированные программные средства (автоматизированные системы управления учебной и научной деятельностью, мониторинга учебного процесса, контроля знаний и отчетности, автоматизированные обучающие системы, лабораторные практикумы, учебные курсы, учебноисследовательские САПР, АСНИ, системы компьютерного моделирования, автоматизированного перевода, экспертные системы), полнотекстовые справочники, энциклопедии, книги, журналы, газеты, оцифрованные ноты, базы данных и знаний в мультимедийном и гипермедийном виде, а также в виртуальных средах и конструкциях. Информационный сервис должен обеспечиваться единой межведомственной телекоммуникационной инфраструктурой, неразрывно связанной с Интернет.
6. Принцип демократичности, основанный на том, что информационные ресурсы должны обеспечивать потребности в электронной информации всех категорий
пользователей, в том числе полиязычность предоставляемой информации, а также в
наиболее полной мере учитывать особенности и объемы информационных потребностей наиболее массового и перспективного пользователя – школьно-студенческой молодежи. При этом наряду с либерализаций информационного обслуживания остро
встает вопрос о повышении воспитательной роли, положительной социальной, гуманитарной и нравственной направленности, этике и эстетичной форме предоставляемой
информации.
7. Принцип продуктивности информации, реализованный в том, что создаваемые информационные ресурсы должны иметь не только репродуктивные описания,
но включать и продуктивные знания, генерирующие новые знания и указывающие
пользователю (ученому, специалисту, обучаемому) на наиболее вероятные пути качественного совершенствования описанного объекта.
Понятие: Методология и средства разработки информационных систем (по
материалам ГНИИ ИТТ «Информика»).
Комментарий: Многопользовательские информационные системы (ИС) все более настойчиво требуют перехода к модели общения "клиент-сервер" и распределенной обработке информации, когда часть работы выполняет сервер, а часть – пользовательские компьютеры. Тип сервера определяется видом ресурса, которым он владеет
(файловая система, база данных, принтеры, процессоры или прикладные пакеты программ).
20
Переход от однородных сетей программно совместимых компьютеров к построению неоднородных сетей, включающих компьютеры разных фирмпроизводителей, в корне изменил и точку зрения на саму сеть. Из сравнительно простого средства обмена информацией она превратилась в средство интеграции отдельных ресурсов - мощную распределенную вычислительную систему, каждый элемент
которой (сервер или рабочая станция) лучше всего соответствует требованиям конкретной прикладной задачи.
Для системы образования и науки необходимо построение вертикально интегрированных информационных систем, для которых характерны централизованность, территориальная распределенность, связность, невысокий уровень оснащения периферийных информационных узлов, гетерогенность.
Централизованность означает, что все данные, требуемые для решения задач,
включая информацию о работе удаленных учереждений, должны надежно доставляться в центральную базу данных, и наоборот, информация, которой центр делится со
всеми или частью подразделений, должна гарантированно доставляться в эти подразделения.
Территориальная распределенность информационной системы и невозможность обеспечения постоянной связи с центром, обусловленная удаленностью подразделений, является ключевой особенностью для многих образовательных учреждений.
Это свойство системы требует построения автономных (периферийных) информационных узлов с собственными базами данных. Автономность подразумевает наличие
собственной клиент–серверной архитектуры в каждом удаленном подразделении. К
разряду автономных может быть отнесено также подразделение, имеющее такую выделенную линию связи с центром, которая не обеспечивает требуемой пропускной
способности для работы в режиме OnLine либо не отвечает требованиям надежности.
Связность обеспечивает надежную синхронизацию информации, имеющейся в
центре, с информацией автономных подразделений, реализуемую по принципу копирования транзакций, что обеспечивает централизацию управления описанными выше
распределенными организационными или производственными структурами. В отличие
от копирования таблиц или отдельных записей передача транзакций позволяет обеспечить целостность информации у получателя и копирование только измененных данных. Использование периодических (не постоянных) соединений центра с периферийными информационными узлами, обусловленное применением коммутируемых каналов, требует механизмов off-line для обеспечения репликации.
Невысокий уровень оснащения периферийных информационных узлов (автономных подразделений) вычислительной техникой зачастую связан с малочисленностью таких подразделений и нецелесообразностью использования в них, например, аппаратно выделенных серверов (даже под Windows NT, не говоря уже о RISC/Unix–
системах). Тем не менее, требование построения системы на основе клиент-серверной
архитектуры остается в силе.
Гетерогенность, то есть объединение в единую инфраструктуру баз данных и
других элементов информационной системы, поставляемых различными производителями, является актуальным свойством любой реальной информационной системы.
В рамках больших отраслевого значения проектов (в частности, межведомственной Программы, реализуемой ГНИИ ИТТ «Информика» и другими участниками)
выполнение указанных выше требований может быть достигнуто при условии выполнения следующих рекомендаций:
• Достижение интероперабельности систем на основе промежуточного архитектурного слоя. В качестве архитектурного компонента, призванного обеспечить
интероперабельность разрабатываемых ИС и БД, целесообразно использовать
21
версию 2.0 общей архитектуры брокера объектных запросов CORBA (Common
Object Request Broker Architecture). Ключевыми компонентами стандарта
CORBA являются брокер объектных запросов, играющий роль посредника во
взаимодействии объектов-клиентов и объектов-серверов, язык спецификации интерфейсов OMG IDL (Interface Definition Language), фиксированные отображения
IDL в языки программирования (C, C++, Smalltalk, Ada, Java), межброкерный протокол IIOP для условий Интернет.
• Использование при построении интерфейсов информационных систем WWWтехнологий интегрировано с CORBA. Среда WWW (World Wide Web) с языком
гипертекстовой разметки документов (HTML) является привычным средством для
представления текстовой информации, WWW серверов, клиентских программ просмотра. Распределенный гипертекст реализуется при помощи протокола обмена
гипертекстовой информацией HTTP (HyperText Transfer Protocol). В среде погружения ИС и БД предлагается использовать CORBA и WWW также в интегрированном виде. Разработчики информационных ресурсов, применяющие
CORBA, открывают к ним доступ разнообразным потребителям информации на
основе WWW, а мир WWW получает доступ к сервисам, построенным на основе
возможностей CORBA - значительно более мощным, чем простая модель обмена
HTML-страницами, реализуемая WWW. Протоколы HTTP и IIOP являются основными механизмами интеграции. Новое поколение средств поиска (браузеров) включает IIOP, что обеспечивает, в частности, доступ к серверам, представленным в CORBA, из Java аплетов.
• "Объективизация" рекомендуемых моделей данных и СУБД. В период перехода от чисто реляционных к смешанным объектно-реляционным и чисто
объектным базам данных целесообразно отдавать предпочтение тем системам,
которые соответствуют стандарту ODMG, разработанному Object Database
Management Group (ODMG), и формирующемуся стандарту SQL3 (в связи с мерами, которые предпринимают фирмы Informix и Oracle для расширения объектноориентированных возможностей их систем с целью смягчения перехода к SQL3).
• Многоуровневый доступ к базам данных в составе информационных ресурсов. Общий принцип заключается в выделении баз данных в составе ресурса, в определении эффективного интерфейса базы данных для решения задач ресурса, в
реализации этого интерфейса средствами CORBA. Тем самым будет обеспечена
независимость информационного ресурса от применяемой СУБД.
• Использование средств проектирования информационных систем. Упрощению и ускорению создания информационных систем способствуют методы объектного анализа и проектирования систем OAD (Object Analysis and Design) как
эффективный способ разработки систем при использовании объектной технологии
на протяжении всего процесса разработки.
Таким образом, рекомендуемая среда погружения информационных систем
в образовании и науке (НСКТ НВШ) для придания им характеристик открытости
и интероперабельности определяется их интеграцией в Интернет, архитектурами
WWW и CORBA 2.0, межброкерным протоколом IIOP, средой программирования
Java и соответствующими международными стандартами. Выполнение этих рекомендаций при реализации проектов позволит достичь того, что разрабатываемые автономно и независимо друг от друга информационно-вычислительные системы и базы
данных будут открытыми для использования их функций и данных в разнообразных
новых применениях.
В настоящее время сформировалась КОНЦЕПЦИЯ ОТКРЫТЫХ СИТСТЕМ,
представляющая собой совокупность стандартов на различные компоненты вы-
22
числительной среды, предназначенных для обеспечения мобильности программных средств в рамках неоднородной, распределенной вычислительной системы.
Среди средств разработки ИС широкое распространение получили CASE-средства, в
разряд которых попадают как относительно дешевые системы для персональных компьютеров с весьма ограниченными возможностями, так и дорогостоящие системы для
неоднородных вычислительных платформ и операционных сред.
Обычно к CASE-средствам относят программные средства, обладающие
следующими характерными особенностями, среди которых:
• мощные графические средства для описания и документирования ИС, обеспечивающие удобный интерфейс с разработчиком и развивающие его творческие возможности;
• интеграция отдельных компонентов, обеспечивающая управляемость процессом
разработки ИС;
• использование специальным образом организованного хранилища проектных метаданных (репозитория), являющегося основой CASE-средства, который должен
обеспечивать хранение версий проекта и его отдельных компонентов, синхронизацию поступления информации от различных разработчиков при групповой разработке, контроль метаданных на полноту и непротиворечивость;
• использование графических средств анализа и проектирования, обеспечивающих
создание и редактирование иерархически связанных диаграмм, образующих модели ИС;
• наличие средств разработки приложений и генераторов кодов, средств конфигурационного управления и документирования, средств тестирования и управления
проектом, средств реинжениринга.
Понятие: Методология быстрой разработки приложений RAD (материалы
ГНИИ ИТТ «Информика»).
Комментарий: Одним из возможных подходов к разработке программного
обеспечения (ПО) может быть методология быстрой разработки приложений RAD
(Rapid Application Development). Эта методология во многом соответствует необходимым принципам CASE- технологий, а именно:
9 разработка приложений итерациями;
9 необязательность полного завершения работ на каждом из этапов жизненного цикла;
9 обязательное вовлечение пользователей в процесс разработки ИС;
9 применение средств управления конфигурацией, облегчающих внесение изменений в проект и сопровождение готовой системы;
9 необходимое использование генераторов кода;
9 использование прототипирования, позволяющее полнее выяснить и удовлетворить
потребности конечного пользователя;
9 тестирование и развитие проекта, осуществляемые одновременно с разработкой.
В настоящее время имеется достаточный выбор средств RAD для решения разнообразных задач. В частности, широкое распространение получили системы на основе традиционных языков программирования C и Pascal, а именно различные версии
DELPHI и C++BUILDER. Эти системы дают разработчику мощный инструмент разработки расширяемых объектно–ориентированных приложений.
Кроме этих продуктов имеется также ряд специализированных программ, ориентированных именно на создание сетевых распределенных баз данных. Среди таких
систем следует отметить средство разработки приложений JAM (JYACC's Application
Manager) – продукт фирмы JYACC (США). Основной чертой JAM является его соот-
23
ветствие методологии RAD, поскольку он позволяет достаточно быстро реализовать
цикл разработки приложения, заключающийся в формировании очередной версии прототипа приложения с учетом требований, выявленных на предыдущем шаге, и предъявить его пользователю. Отличительной чертой JAM является высокий уровень переносимости приложений между различными платформами (MS DOS/MS Windows, SunOS,
Solaris (i80x86, SPARC), HP-UX, AIX, VMS/Open VMS и др.).
Использование SQL в качестве средства взаимодействия с СУБД также создает
предпосылки для обеспечения переносимости между СУБД. При условии переноса
структуры самой БД в ряде случаев приложения могут не требовать модификации, за
исключением инициализации сеанса работы. Такая ситуация может сложиться в том
случае, если в приложении не использовались специфические для той или иной СУБД
расширения SQL.
При росте нагрузки на информационную систему и сложности решаемых задач целесообразно применять трехзвенную модель архитектуры "клиент-сервер" с
использованием менеджеров транзакций. Компоненты JAM/TPi-Client и JAM/TPiServer позволяют достаточно просто перейти на трехзвенную модель. Интерфейс
JAM/CASE подобен интерфейсу к СУБД и позволяет осуществить обмен информацией
между репозиторием объектов JAM и репозиторием CASE-средства аналогично тому,
как структура БД импортируется в репозиторий JAM непосредственно из БД.
JAM как среда разработки и приложения, построенные с его использованием, не
являются ресурсоемкими системами. Например, на платформе MS-Windows достаточно иметь 8MB оперативной памяти и 50 MB дискового пространства для среды разработки. На UNIX-платформах требования к аппаратуре определяются самой операционной системой.
Успешное создание адекватного описания ИС в основном зависит от применения специальных технических средств. Современные методологии и реализующие их
технологии поставляются в электронном виде вместе с CASE-средствами и включают
библиотеки процессов, шаблонов, методов, моделей и других компонентов, предназначенных для построения ПО того класса систем, на который ориентирована методология. Электронные методологии включают также средства, которые должны обеспечивать их адаптацию для конкретных пользователей и развитие методологии по результатам выполнения конкретных проектов.
Процесс адаптации заключается в удалении ненужных процессов, действий
жизненного цикла (ЖЦ) и других компонентов методологии, в изменении неподходящих или в добавлении собственных процессов и действий, а также методов, моделей, стандартов и руководств. Настройка методологии может осуществляться также по
следующим аспектам: этапы и операции ЖЦ, участники проекта, используемые модели ЖЦ, поддерживаемые концепции и так далее.
Понятие: Методология DATARUN (материалы ГНИИ ИТТ «Информика»).
Комментарий: Электронные методологии и технологии и поддерживающие их
CASE-средства составляют ядро комплекса согласованных инструментальных
средств разработки ИС. Одной из наиболее распространенных является методология
DATARUN, в соответствии с которой жизненный цикл ПО разбивается на стадии.
Каждую стадию, кроме ее результатов, должен завершать план работ на следующую
стадию.
Методология DATARUN опирается на две модели:
1. модель организации;
2. и модель ИС.
24
Методология DATARUN базируется на системном подходе к описанию деятельности организации. Построение моделей начинается с описания процессов, из которых затем извлекаются первичные данные (стабильное подмножество данных, которые организация должна использовать для своей деятельности). Первичные данные
описывают продукты или услуги организации, выполняемые операции (транзакции) и
потребляемые ресурсы. К первичным относятся данные, которые описывают внешние
и внутренние сущности, а также данные, полученные в результате принятия решений.
Основной принцип DATARUN заключается в том, что первичные данные, если они
должным образом организованы в модель данных, становятся основой для проектирования архитектуры ИС. Архитектура ИС будет более стабильной, если она основана на
первичных данных, тесно связанных с основными операциями, определяющими сущность работы организации, а не на традиционной функциональной модели.
Любая ИС представляет собой набор модулей, исполняемых процессорами и
взаимодействующих с базами данных. Базы данных и процессоры могут располагаться
централизованно или быть распределенными. События в системе могут инициироваться внешними сущностями, такими как запросы учащихся или временные события (например, конец семестра). Все транзакции осуществляются через объекты или модули
интерфейса, которые взаимодействуют с одной или более базами данных.
Подход DATARUN преследует две цели:
1.
Определить стабильную структуру, на основе которой будет строиться
ИС. Такой структурой является модель данных, полученная из первичных данных,
представляющих фундаментальные процессы организации.
2.
Спроектировать ИС на основании модели данных.
Объекты, формируемые на основании модели данных, являются объектами базы
данных, обычно размещаемыми на серверах в среде клиент/сервер. Объекты интерфейса, определенные в архитектуре компьютерной системы, обычно размещаются на клиентской части. Модель данных, являющаяся основой для спецификации совместно используемых объектов базы данных и различных объектов интерфейса, обеспечивает
сопровождаемость ИС.
В процессе разработки ИС создается ряд стандартных моделей. Для их создания
используется CASE-средство Silverrun, которое обеспечивает автоматизацию проведения проектных работ в соответствии с методологией DATARUN. Предоставляемая
среда проектирования дает возможность руководителю проекта контролировать проведение работ, вовремя замечать отклонения от графика. Каждый участник проекта, подключившись к этой среде, может выяснить содержание и сроки выполнения порученной ему работы, детально изучить технику ее выполнения, и вызвать инструмент (модуль Silverrun) для реального выполнения работы.
Создаваемая ИС должна основываться на функциях, выполняемых организацией. Поэтому первая создаваемая модель - это модель бизнес-процессов, построение которой осуществляется в модуле Silverrun BPM. Для этой модели используется специальная нотация BPM. В процессе анализа и спецификации бизнес-функций выявляются
основные информационные объекты, которые документируются как структуры данных, связанные с потоками и хранилищами модели. Источниками для создания структур являются используемые в организации документы, должностные инструкции, описания производственных операций. Эти данные вводятся в том виде, как они существуют в деятельности организации. Нормализация и удаление избыточности производится позже при построении концептуальной модели данных в модуле Silverrun ERX.
После создания модели бизнес-процессов информация сохраняется в репозитории проекта. В процессе обследования работы организации выявляются и документируются
структуры первичных данных. Эти структуры заносятся в репозиторий модуля BPM
25
при описании циркулирующих в организации документов, сообщений, данных. В модели бизнес-процессов первичные структуры данных связаны с потоками и хранилищами информации.
На основе структур первичных данных в модуле Silverrun ERX создается концептуальная модель данных (ER-модель). От структур первичных данных концептуальная модель отличается удалением избыточности, стандартизацией наименований
понятий и нормализацией. Эти операции в модуле ERX выполняются при помощи
встроенной экспертной системы. Цель концептуальной модели данных – описать используемую информацию в хорошо структурированном нормализованном виде.
На основе модели бизнес-процессов и концептуальной модели данных проектируется архитектура ИС. Определяются входящие в систему приложения, для каждого
приложения специфицируются используемые данные и реализуемые функции. Основное содержание этой модели - структурные компоненты системы и навигация между
ними. Концептуальная модель данных разбивается на части, соответствующие входящим в состав системы приложениям.
Перед разработкой приложений должна быть спроектирована структура корпоративной базы данных. Система DATARUN предполагает использование базы данных,
основанной на реляционной модели. Концептуальная модель данных после нормализации переносится в модуль реляционного моделирования Silverrun RDM с помощью
специального моста ERX-RDM. Преобразование модели из формата ERX в формат
RDM происходит автоматически без вмешательства пользователя. После преобразования форматов получается модель реляционной базы данных. Эта модель детализируется в модуле Silverrun RDM определением физической реализации (типов данных
СУБД, ключей, индексов, триггеров, ограничений ссылочной целостности). Правила
обработки данных можно задавать как непосредственно на языке программирования
СУБД, так и в декларативной форме, не привязанной к реализации. Мосты Silverrun к
реляционным СУБД переводят эти декларативные правила на язык требуемой системы, что снижает трудоемкость программирования процедур сервера базы данных, а
также позволяет из одной спецификации генерировать приложения для разных СУБД.
С помощью модели системных процессов детально документируется поведение
каждого приложения. В модуле BPM создается модель системных процессов, определяющая, каким образом реализуются бизнес-процессы. Эта модель создается отдельно
для каждого приложения и тесно связана с моделью данных приложения.
Приложение состоит из интерфейсных объектов (экранных форм, отчетов, процедур обработки данных). Каждый интерфейс системы (экранная форма, отчет, процедура обработки данных) имеет дело с подмножеством базы данных. В модели данных
приложения (созданной в модуле RDM) создается подсхема базы данных для каждого
интерфейса этого приложения. Уточняются также правила обработки данных, специфичные для каждого интерфейса. Интерфейс работает с данными в ненормализованном виде, поэтому спецификация данных, как ее видит интерфейс, оформляется как
отдельная подсхема модели данных интерфейса.
Модель представления интерфейса - это описание внешнего вида интерфейса, как его видит конечный пользователь системы. Это может быть как документ, показывающий внешний вид экрана или структуру отчета, так и сам экран (отчет), созданный с помощью одного из средств визуальной разработки приложений так называемых языков четвертого поколения (4GL - Fourth Generation Languages). Так
как большинство языков 4GL позволяют быстро создавать работающие прототипы
приложений, пользователь имеет возможность увидеть работающий прототип системы
на ранних стадиях проектирования.
26
После создания подсхем реляционной модели для приложений проектируется
детальная структура каждого приложения в виде схемы навигации экранов, отчетов,
процедур пакетной обработки. На данном шаге эта структура детализируется до указания конкретных столбцов и таблиц базы данных, правил их обработки, вида экранных
форм и отчетов. Полученная модель детально документирует приложение и непосредственно используется для программирования специфицированных интерфейсов. Далее,
с помощью средств разработки приложений осуществляется физическое создание системы: приложения программируются и объединяются в информационную систему.
Для автоматической генерации схем баз данных средство Silverrun включает
мосты к наиболее распространенным СУБД: Oracle, Informix, DB2, Ingres, Progress,
SQL Server, SQLBase, Sybase. Для передачи данных в средства разработки приложений
имеются мосты к языкам 4GL: JAM, PowerBuilder, SQL Windows, Uniface, NewEra,
Delphi. Все мосты позволяют загрузить в Silverrun RDM информацию из каталогов соответствующих СУБД или языков 4GL. Это позволяет документировать, перепроектировать или переносить на новые платформы уже находящиеся в эксплуатации базы
данных и прикладные системы. При использовании моста Silverrun расширяет свой
внутренний репозиторий специфичными для целевой системы атрибутами. После определения значений этих атрибутов генератор приложений переносит их во внутренний каталог среды разработки или использует при генерации кода на языке SQL. Таким образом, можно полностью определить ядро базы данных с использованием всех
возможностей конкретной СУБД: триггеров, хранимых процедур, ограничений ссылочной целостности. При создании приложения на языке 4GL данные, перенесенные из
репозитория Silverrun, используются либо для автоматической генерации интерфейсных объектов, либо для быстрого их создания вручную.
Имеются реализации Silverrun для трех платформ - MS Windows, Macintosh и
OS/2 Presentation Manager - с возможностью обмена проектными данными между ними.
Понятие: Информационные приложения, ориентированные на транзакционную обработку через Internet/Intranet (материалы ГНИИ ИТТ «Информика»).
Комментарий: Одним из наиболее эффективных путей по созданию информационных приложений является обеспечение для пользователя возможности, имея
лишь простейшую клиентскую часть - браузер, работать с распределенными базами данных различных форматов и обеспечивать поддержку сложных транзакций на Интернет-сервере. Так как при работе в среде Интернет клиент не поддерживает постоянной связи с Web-сервером, в информационной системе должны быть реализованы специальные механизмы поддержки сессионных транзакций.
В этой связи все большее распространение должны получать средства разработки, поддерживающие Web–технологии для обмена данными, в том числе Web-формы,
которые могут служить в распределенных базах данных универсальным интерфейсом пользователя. Формы могут содержать средства управления сценариями, такими, как Java- и VB-аплеты. Поддержка таких средств позволяет отказаться от клиентской части приложения, когда пользователь для работы с базой может использовать
обычный Web–браузер. Удачным примером такого приложения является продукт
WebSpeed фирмы Progress Software (США) – одного из ведущих мировых производителей промышленных СУБД и средств разработки крупных информационных систем.
Приложения, написанные на языке 4GL Progress, запускаются через Internet/Intranet с
клиентских компьютеров, оснащенных только средствами доступа в Интернет и Интернет-браузером. Транзакционный сервер WebSpeed работает под Windows NT 3.51 и
27
выше (Intel и Digital Alpha, Digital Unix, IBM AIX, Sun Solaris , HP-UX, SCO UnixWare)
и с любым Web-сервером, совместимым с ISAPI, NSAPI или CGI 1.1 интерфейсом.
Внимание потенциальных разработчиков распределенных баз данных может
привлечь также система DB2 Universal Database. Возможности расширения, заключенные в ядре базы данных, позволяют DB2 сочетает в себе ориентацию на несколько
ключевых технологий. Это, прежде всего, поддержка сложных объектноориентированных и мультимедийных типов данных, обеспечение доступа к данным
через Интернет, сложные преобразования и анализ данных вместе с обеспечением высокой надежности, производительности и масштабируемости в диапазоне от однопроцессорных систем до систем с массовым параллелизмом. Система DB2 поддерживает
хранимые процедуры Java и определяемые пользователем функции, что позволяет программистам Java превратиться в создателей приложений для баз данных без особых
дополнительных усилий. То же самое можно сказать и о поддержке DB2 языка программирования BASIC. Кроме того, DB2 Universal Database поддерживает специфичные для Java средства взаимодействия JDBC, а также TCP/IP.
Продукт IBM Net.Data предоставляет доступ к разнородным данным Интернет и
позволяет создавать устойчивые соединения между DB2 и браузерами Web, благодаря
чему для подключения к DB2 и обмена данными можно использовать любой Webбраузер на любой платформе. Поддержка сложных типов данных таких, как изображения, видео, аудио и текст полностью интегрирована с базой данных посредством определяемых пользователем функций и типов данных. Она включает в себя мощные
функции контекстно-зависимого поиска. Кроме того, с помощью определяемых пользователем функций (UDF) и типов данных (UDT) заказчики имеют возможность создать собственную мощную среду обработки данных, что значительно упрощает разработку приложений. Таким образом, данная система в значительной мере удовлетворяет
требованиям к системам разработки приложений распределенных баз данных.
Рассмотренные средства не являются единственными предлагаемыми на рынке.
Существует множество систем с примерно равными характеристиками. Выбор конкретной системы обычно определяется опытом работы разработчика с той или иной
системой.
Понятие: Корпоративные информационные технологии в образовании –
результат создания и сопровождения ИС в образовательных технологиях.
Комментарий: Корпоративные информационные технологии (ИТ) и информационные системы (ИС), их воплощающие, развиваются очень бурно и используются
для управления бизнес-деятельностью больших корпораций, причем вне зависимости
от конкретного содержания и направленности бизнеса. В образовании бизнесназначение заменяется дидактико-обучающими и информационными аспектами – во
всем остальном имеется полное сходство указанных выше сфер применения ИС корпоративного назначения.
Интерес к компьютеризации со стороны делового и управляющего мира существовал с достаточно давнего времени. Компьютеризация преследует цель автоматизации тех или иных процессов. Этап управленческой компьютеризации и автоматизации
решает тактические задачи корпорации, не затрагивая ее стратегические основы.
Принципиальное отличие современного интереса к информатизации состоит в
том, что ИТ рассматриваются как средство для достижения совершенно новых деловых целей, то есть. информатизация затрагивает стратегию и структуру корпорации и
соответствующую корпоративную информационную архитектуру. В системе образования, древней и достаточно консервативной корпорации в связи с внедрением ИС скорее можно говорить о перестройке образовательных технологий, методологии и струк-
28
тур взаимодействия «обучающий-обучаемый», чем об отмене таких сложившихся
структурирований как факультеты и кафедры в вузах или классы в школах. Но представляется безусловным, что все тенденции, относящиеся к эволюции корпоративных
ИС в образовании непременно и немедленно отразятся на линии развития самого образования как в части его технологий, так и в динамике, обновляемости предметных областей и содержания образования, в достигаемых образованием результатов. Поэтому
проектируя и внедряя ИС в образовании надо тщательно взвешивать перспективы и
ожидания такого развития корпоративных ИС.
Понятие: Тенденции развития корпоративных ИС. Иерархическое структурирование ИС четвертого поколения на основе Интернет\Экстранет\Интранеттехнологий.
Комментарий: Эволюция мировой индустрии ИТ включает четыре этапа. Начальный этап соответствует использованию разнотипных и плохо совместимых друг с
другом мини-ЭВМ и мейнфреймов в интересах ограниченных производственных коллективов, четвертый этап рассматривается как Информационное Общество, в котором
информационные услуги будут доступны любому клиенту. Между этими этапами лежат разнообразные сетевые приложения, характеризующие второй и третий этапы.
В развитии ИС также выделяют четыре этапа:
1. первоначально гегемоном была централизованная модель обработки на базе
мейнфреймов;
2. на втором этапе эволюции ИС на смену централизованной модели на базе мейнфреймов в связи с бурным развитием и массовым использованием персональных
компьютеров (ПК) в сетях стала преобладать распределенная архитектура одноранговых сетей ПК;
3. затем, на третьем этапе, началось возвратное движение к централизации ресурсов
системы на основе получивших в настоящее время всеобщее признание технологии «клиент-сервер» и архитектуры открытых систем;
4. отличительная черта приходящего четвертого этапа - это иерархическая организация, где централизованная обработка и единое управление ресурсами ИС на
верхнем уровне сочетается с распределенной обработкой на нижнем. Такая организация отвечает идеологии корпоративных Интернет\Экстранет\Интранеттехнологий, она обеспечивает: полное использование потенциала ПК и среды распределенной обработки в сочетании с управляемостью информационными ресурсами в корпоративном смысле, а потому именно за этой идеологией будущее в
концепциях создания и использования ИС в образовании и науке.
Для использования в образовании, отличающимся многоранговостью и обширной тематической раздробленностью предметных областей изучения, упомянутая концепция четвертого этапа эволюции ИС хороша еще и тем, что среди ее особенностей
модульное построение информационной системы. Это позволяет выстраивать ИС по
многомодульному принципу с четким делением по назначению устойчивых модульных наполнения ядер ИС и изменяющимся гибким составом ГИПЕРМОДУЛЬНЫХ
информационных окружений.
Одним из важнейших аспектов развития и последующего использования продуктов индустрии ИТ является корреляция между ИТ и производственной структурой,
использующей ее в интересах реализуемого бизнес-процесса (бизнес-стратегии).
Бизнес-стратегия – это набор стратегий, рынков, предписаний, технологий
производства продуктов и ресурсов, выбранных корпорацией для достижения поставленных целей. Информационная платформа, в свою очередь, охватывает компьютерные технологии, применяемые в корпорации, и способы, которыми эти технологии
29
могут быть использованы для повышения конкурентоспособности выпускаемой продукции. Информационная архитектура — это совокупность конкретных архитектур
и продуктов, выбранных для реализации информационной платформы.
Применительно к оценке роли бизнес-стртегии в концептуальном моделировании ИС в образовании уместно сделать несколько следующих реплик:
• существует двунаправленное воздействие бизнес-стратегии корпорации и ее информационной платформы;
• если бизнес-стратегия или информационная платформа меняется, то соответствующая наследуемая ИТ-архитектура также требует изменений;
• соответствие между бизнес-структурой и информационной платформой является
решающим фактором успеха в деятельности корпорации, но на его достижение
могут уйти годы. Этот вывод является самым главным в оценке соответствия целей, возможностей, перспектив и целесообразности создания той или иной ИС в
образовании.
Понятие: Классификация корпоративных информационных систем (ИС) и
требования к ним.
Комментарий: Современная корпоративная ИС — это модель распределенной обработки, дополненная новым элементом — узлом концентрации, превратившим ее по сути в централизованную сеть.
Сообразно взглядам специалистам на пришедшем рубеже столетий выделяются
три основных типа или модели ИС с централизованной сетевой организацией: большая, средняя и малая. Отличительной особенностью большой модели ИС является наличие двух уровней сетей: базовой сети, связывающей информационные узлы концентрации, и множества локальных сетей, обеспечивающих пользователям взаимный доступ к корпоративным ресурсам. Средняя и малая ИС утрачивают эту особенность, переходя от двухуровневой архитектуры к одноуровневой, а в малых ИС – к сугубо ограниченной обеспечением местной автономной локальной сети вне взаимодействия этих
ИС с другими ИС в других сетях, включая мировую глобальную систему WWW в Интернете. Независимо от принадлежности ИС к большим, средним или малым их архитектура должна отвечать основным требованиям к архитектуре современной ИТ:
• максимальная доступность, когда каждый пользователь может получить доступ к
информационно-технологическим ресурсам в любое время и из любого места;
• одновременная доступность любого информационного объекта многим пользователям;
• маневренность приложений, обеспечиваемая наилучшим образом на основе архитектуры.
Понятие: Некоторые условия эффективного использования корпоративных ИС в образовании.
Комментарий: Существует совокупность определенных базовых условий и
факторов, без выполнения которых нужный эффект от использования корпоративных
ИС не может быть достигнут в принципе.
Шесть обязательных условий, когда внедрение корпоративных ИС приносит реальный эффект в образовании, выглядят следующим образом:
1. вера в необходимость информатизации на основе создания и использования корпоративных ИС и убежденность в ее целесообразности на всех уровнях — от высших руководителей до рядовых преподавателей, методистов, а также солидарность
в этом вопросе самых массовых пользователей – студентов и школьников;
30
2.
осознанная потребность развития и эффективного использования в образовании и
науке управляемой информационной среды, строящейся на применении Интернет\Экстранет\Интранет-технологий и корпоративных ИС – регуляторов информсреды;
3. соответствие возможностей внедряемой ИС требованиям и специфике конкретной
сферы деятельности, в образовании, в частности, образовательным технологиям и
конкретным предметным областям на заданном уровне, а также оперативное отслеживание изменяющихся условий и содержания в этих областях;
4. тесная координация между стратегическим планированием деятельности образовательной корпорации, конкретных учреждений и архитектуры ИС;
5. необходимо также наличие определенной информационной инфраструктуры корпорации, то есть отрасль образования, ее подотрасли, региональные группы и отдельные учреждения должны иметь достаточно развитую инфраструктуру информатизации, адекватную уровню и сложности решаемых задач по созданию и сопровождению ИС в образовании;
6. кадровые обеспечение и подготовка узкой группы специалистов-технологов для
запуска и эксплуатации ИС и массовая минимальная подготовка пользователей –
сотрудников и учащихся образовательных учреждений.
Полезно, чтобы созданию и использованию корпоративных ИС в образовании
сопутствовал бы современный реинжиниринг, который рассматривается как необходимое условие эффективного функционирования корпораций в современной ситуации.
Однако, нельзя путать автоматизацию (информатизацию) и реинжиниринг. Автоматизация решает возникающие функциональные проблемы путем ускорения или упрощения операций, но при этом характер ее не меняется В реинжиниринге ключевыми являются понятия: процесс и его изменение. Реинжиниринг — это использование самых
последних технических новинок для достижения совершенно новых деловых целей. В
конечном счете цели и основные средства достижения этих целей в образовании не
меняются: главная цель образования – формирование личности как позитивного, профессионально подготовленного члена общества, а главные субъекты этого процесса –
не технические решения, а люди – педагоги\воспитатели и учащиеся. Именно поэтому
реинжиниринг не включен в число приведенных выше шести условий эффективного
использования корпоративных ИС в образовании.
Понятие: Представление данных, их структура в ИС.
Комментарий: Данные в информационных системах представляются в виде и в
последовательностях, обусловленных их структурой. Структура данных связана с присутствием различных компонент, различными отношениями между ними, порядком
следования компонент, установленных отношением. Структуру данных можно определить как множество компонент и отношений между ними, задающих порядок подчинённости и связи компонент.
Из курса информатики известно, что если множество компонент полностью определено и конечно, то структура называется абсолютной или финитной. Все структуры данных могут быть разделены на иерархические, неиерархические и смешанные. В
иерархических структурах каждая компонента является либо главной, определяющей,
либо зависимой, подчинённой. Любая зависимая компонента связана только с одной
операцией. Иерархическую структуру, у которой хотя бы одна компонента является
одновременно и главной и зависимой по отношению к некоторым другим компонентам, называют многоуровневой.
Порядок следования компонент определяется множеством иерархических отношений между ними, т.е. порядком подчинения.
31
В неиерархических структурах любая зависимая компонента непосредственно
связана с несколькими главными компонентами. В них не существует только зависимых или только определяющих компонент.
Смешанные структуры являются комбинацией иерархических и неиерархических структур. Смешанные структуры наиболее универсальны и гибки. Они наиболее
характерны для ИС учебного назначения, которым свойственны многоплановость,
многомодульность, присутствие экспертных интеллектуализированных компонент и
развитость одновременно с быстрой обновляемостью информационного окружения
ядра информационных систем.
Понятие: Иерархические структуры данных.
Комментарий: Иерархические структуры данных и связи между ними отображаются в виде условно формализованных схем, называющихся деревьями. Дерево
представляет собой иерархию элементов, называемых узлами. На самом верхнем ее
уровне имеется только один главный узел — корень дерева. Любой узел, кроме корня,
связан с одним узлом на более высоком уровне. Этот узел называется исходным. Ни
один узел не имеет более одного исходного. Любой рассмотренный узел может быть
связан с одним или несколькими элементами на более низком уровне. Эти элементы
называются порожденными.
Моделирование, а затем проектирование информационных систем неразрывно
связано и начинается с анализа обслуживаемых данных в заданном информационном
поле и с построения иерархических структур данных. При создании ИС в образовании
эта задача сложна еще и тем, что структура данных должна отображать ни только фактические сведения о предметной области изучения в соответствующем информационном поле, но и учитывать необходимость введения в ИС средств обратной связи в
учебном процессе, методических, регламентирующих и установочных компонент,
причем все это с выполнением соответствующих требований дидактики, не всегда
присутствующих в наборе данных системы в явном виде.
Понятие: Модели в представлении знаний средствами информационных
систем.
Комментарий: Для представления знаний средствами информационных систем
в образовании (как и в других сферах информационного обеспечения) используется
модельный подход. В качестве моделей применяются классификационные системы,
системы, основанные на отношениях, семантические сети, фреймы продукции.
Понятие: Классификационные системы моделей представления знаний.
Комментарий: Классификационные системы с давних пор применяются для
структурирования и обобщения знаний. В таких системах, с одной стороны, все сущности разбиваются по определенным признакам на некоторое число классов, с другой
— группируются вместе. При классифицировании пользователю дается набор объектов, которые можно описать некоторым множеством признаков. Любой объект может
принадлежать одному или нескольким классам из фиксированного множества.
Та или иная избранная классификация записывается и отображается посредством слов. Вся совокупность употребляемых при классификации слов называется лексикой.
Понятие: Иерархическая система классификации.
Комментарий: Иерархическая система классификации это такая система, в которой между классификационными группировками установлено отношение подчине-
32
ний, как правило, родовидовое. Сообразно такому подходу классификационное множество объектов делится по некоторому выбранному признаку (основание деления) на
крупные группировки. Затем любая группировка в соответствии с выбранным основанием деления разбивается на ряд последующих группировок, которые в свою очередь
распадаются на более мелкие, постепенно конкретизируя объект классификации. При
этом лексика в системе продуктируется так, чтобы однозначно учитывались отношения синонимии, омонимии и полисемии, свойственными словам естественного национального (русского в России) или английского языка.
Основными преимуществами иерархической системы являются большая информационная емкость и простота поиска группировки. Недостатки заключаются в малой гибкости структуры и невозможности агрегировать объекты по любому сочетанию
признаков, что надо учитывать в процессе принятия решений по моделированию и
проектированию ИС в образовании.
Понятие: Алфавитно-предметная классификация.
Комментарий: Алфавитно-предметной классификацией называется система
классов, расположенных в алфавитном порядке их имен. Эта система классов удобна и
широко используется при создании различных справочно-информационных баз данных и управлении ими. Она применяется и, безусловно, будет широко применяться как
в образовании, так и в других жанрах человеческой жизнедеятельности, тем более что
она весьма удобна для формализации и автоматизации информационных процессов.
Понятие: Свойства информации как ресурса общественного и производственного развития.
Комментарий: Обобщая и преломляя результаты исследований философов,
экономистов, психологов, специалистов по техническим наукам применительно к проблеме использования информации как ресурса общественного и производственного
развития, можно выделить следующие основные специфические особенности информации, обусловливающие ее отличие от других видов социальных и материальных ресурсов:
• Высокая и быстро возрастающая востребованность в общественной и производственной жизни, в том числе в сферах образования, науки, культуры, бизнеса.
• Явное и неявное воздействие на материальную и социальную среды в априоре
предопределяющее ее развитие и отражающее движение среды как основное свойство ее существования.
• Материя и информация - парные неразрывно связанные философские категории,
так что появление новой информации всегда сопутствует появлению или выявлению (открытию) новых форм существования материальных объектов и процессов
и любые изменения в них, даже само движение, присутствующее в жизни материи
всегда, сопровождаются явной или скрытой информацией, реализуемой в тех или
иных материальных формах.
• Системная способность и неизбежность расширения, самосовершенствования и
системного самообустройства, в том числе путем инициализации и подталкивания
интеллектуальных социальных субъектов (человека) к сознательному изучению,
обустройству и управлению информацией в указанных системных смыслах, что, в
частности, нашло выражение в создаваемых информационных системах;
• Сбалансированное сочетание в мировом объеме мегаинформации реального и идеального, предопределяющее ее научную и гуманитарную ценность.
33
•
•
•
•
•
•
•
Познаваемость (гносеологический фактор), но и безграничность в размерах и глубину самой информации в связи с такой же безграничностью отражаемого ею мира.
Способность обеспечивать необходимые предпосылки и поддержки интенсификации, оптимизации и развитию социальных и производственных систем, в том числе функцию образования. Высокая экономическая эффективность и социальная
целесообразность целенаправленного воздействия на производственные и социальные процессы в обществе по сравнению с другими альтернативными инструментариями и средствами.
Возможность в виде интерпретаций структурировать, различать и качественноколичественно оценивать и моделировать все без исключения материальные и социальные процессы, в том числе общественные, производственные, экономические.
Сочетание мгновенности и пролонгированности воздействия на социальные и материальные среды. Практически неубывающая потенциальная эффективность информации, которая часто реализуется далеко не сразу, а спустя многие годы.
Тиражируемость и многократность использования, что является одним из условий
неубывающей потенциальной эффективности информации и приводит к относительной независимости информации от её создателей, от субъективного фактора
вообще – даже в условиях свойственной информации множественности интерпретаций ее представления, особенно в машинных системах.
Неаддитивность, некоммутативность и неассоциативность информации.
Кумулятивность информации, что является важным свойством и достоинством при
решении задачи формирование управляемой информсреды того или иного назначения и профиля, например, информсреды образования.
Понятие: Основные виды и формы информационного обеспечения учреждений образовательного и научно-образовательного профиля.
Комментарий: По мере развития автоматизированных систем начинает все
больше проявляться их взаимное влияние и взаимодействие различных сфер информационного обеспечения, и в настоящее время начинает все больше пониматься необходимость формирования единой информационной среды, в которой информацию необходимо классифицировать и использовать по разным признакам. Такой средой в образовании должна быть ЕДИНАЯ УПРАВЛЯЕМАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СРЕДА
ОБРАЗОВАНИЯ, поддерживаемая Интернет\Экстранет\Интранет-технологиями и регулируемая и технически реализуемая с помощью корпоративных информационных
систем.
Информационная сфера образовательного или научного учреждения должна
включать в себя весь спектр различных видов информации, отображающей состояние
и функционирование конкретного учреждения, его подразделений и направлений деятельности, образовательной государственной и местной отрасли, мировой образовательной системы – причем прежде всего в тех конкретных предметных областях знаний, в которых учреждение осуществляет научно-образовательную деятельность. Собственно, эта сфера и образует конкретное информационное пространство учреждения и
его подразделений в общей корпоративной макроинформационной образовательной
информационной среде. Информационные системы образования, инструментально
поддерживая интеграцию информационных процессов учреждения и его частей и участников в общем макроинформационном пространстве, вместе с тем обеспечивают необходимые уровни разделения и выделения из этого пространства тех составляющих,
которые соотносятся к интересам данного конкретного учреждения и даже каждого
34
индивидуального пользователя сообразно его интересам, формируя таким образом его
регулируемую информационную среду.
В задачах выделения, разделения и структурирования такой информсреды образования учреждения, его подразделений и отдельно взятых многих пользователей не
последнее место по значимости занимают вопросы классификации информационного
обеспечения. Разными исследователями предлагались различные способы классификации информационного обеспечения.
Так, с точки зрения взаимодействия предприятия (учреждения) с окружающей
средой всю информацию (в основном документальную) принято делить на входящую и
исходящую.
В зависимости от сроков хранения различают постоянную, условно-постоянную
(иногда обновляемую) и переменную (регулярно изменяющуюся). Постоянная и условно-постоянная информация, например, государственные образовательные стандарты
по тем или иным специальностям, учебные планы этих специальностей, рабочие программы дисциплин и установочные конспекты лекций, то есть информационные материалы, неизменные в течение учебного года и более, скорее всего соотносятся к структурам, формирующим ядро образовательных информационных систем. Вспомогательные, разовые, расширительные быстро обновляемые материалы, например, выполняемые учащимися учебные курсовые и иные творческие и контрольные работы, углубляющие информационные разъяснения и справки по различным вопросам и запросам
более уместны в окружении ядра информационных систем.
В практике учебного и учебно-научного заведения (вуза) разделяют информацию и по уровням управления (отраслевая, учрежденческая централизованная, по подразделениям, по специальностям, по учебным потокам и группам учащихся, индивидуально-ориентированная на каждого участника учебного и творческого процесса и тому
подобное. Это разделение отчасти перекликается с разделением по характеру деятельности пользователей как на индивидуальном так и на групповом, коллективном
уровнях (учение студента или школьника, преподавание и методическая работа педагога, управленческая, научно-исследовательская, конструкторско-технологическая,
бухгалтерская, учетно-отчетная, плановая и тому подобная работа многих различных
работников и обучающихся в учреждениях образования и науки).
При этом наличие и использование в практике научных и образовательных учреждений информационных систем вовсе не исключает внемашинного труда и творчества всех участников во всех перечисленных выше видах деятельности. Поэтому в автоматизированных системах информационное обеспечение делят также на машинное
(в памяти ЭВМ) и внемашинное.
Понятие: Фактографические и документальные информационные массивы.
Комментарий: Многие годы различные классификации предлагались и использовались в системах управления, как правило, для информации, создаваемой и хранящейся в форме документов (приказов, писем, справочно-табличных форм статистической отчетности и т. п.), т.е. в виде документальной информации.
Однако, по мере развития автоматизированных средств работы с информацией
появилась возможность регистрации и хранения информации в виде отдельных фактов
(описаний предметов, событий, операций и т. п.), то есть в виде массивов фактографической информации, в которых данные могут сортироваться по различным признакам и выводиться в различных формах, удобных для решения той или иной управленческой или проектной задачи.
35
Такие классификации помогают формировать из фактографической информации документы - формы статистической отчетности, справки для руководителей различных служб системы управления и т. п.
Подобные преобразования документальной и фактографической информации
приводили к необходимости классификации информационных массивов: массивы
входной информации (структура которых соответствовала структуре потоков или документов входной информации), архивные массивы (в которые преобразовывались
входные массивы для долговременного хранения и обобщения), выходные массивы
(структуры которых соответствовали наиболее часто требуемым формам представления информации по регламентированным запросам).
При преобразовании массивов происходило и преобразование информации: из
документальной входной - в фактографическую архивную, из архивной - снова в документальную информацию, представляемую в формах, соответствующих регламентным
запросам.
При этом, поскольку преобразования связаны с пересортировкой, в основном,
фактографических данных, они не вызывают принципиальных трудностей, и в этих
случаях не обязательно разделение информации на документальную и фактографическую, хотя и полезно с точки зрения осознания происходящих преобразований и определения характера и структуры массивов.
Разделение на документальную и фактографическую информацию носит более
принципиальный характер, когда речь идет о научно-технической информации (монографиях, статьях, отчетах. патентах, законодательных актах, учебниках, справочниках
и т. п.), что существенно применительно к информсреде образования и моделированию
информационных систем, обслуживающих эту информсреду. Такая информация формируется человеком всегда в виде текстов, то есть в форме документальной информации, а тексты (даже относительно структурированные) имеют ряд принципиальных
особенностей (синонимия, омонимия, парадоксы), которые затрудняют извлечение из
них фактографической информации, необходимой для решения проектных или управленческих задач на уровне машинных реализаций.
Для научно-технической, а следовательно, учебной информации, также предлагались различные классификации: по видам источников документальной информации
(первичные и вторичные), видам информационных изданий (общегосударственные,
отраслевые, внутриведомственные, внутриучрежденческие, относящиеся только к
компетенциям подразделения, группы пользователей, индивидуального назначения).
При всей достаточной разработанности вопросов классификации документальной информации одной из первейших задач, решаемой проектировщиком ИС в образовании и науке, является разработка, апробация и утверждение классификации и структуры документальных информационных массивов задействованной в ИС информсреды, что требует от проектировщика еще до стадии моделирования ИС изучения структуры, наполнения, объемов и всех особенностей предметной области, обслуживаемой
ИС, а также ясного представления о том, каким пользователям в каком виде должна
представляться и как при участии пользователей видоизменяться, храниться, отыскиваться и защищаться документальная информация соответствующих территорий информсреды образования. Это требует прежде всего четкого разделения прав, обязанностей, возможностей всех потребителей – участников учебного процесса, использующих ИС с прогнозируемыми ожиданиями их возможных действий и намерений и выставлением в этой связи соответствующих сервисов, поддержек и защит.
36
Понятие: Потребитель информации в образовании и его информационные
потребности.
Комментарий: При работе с информацией (особенно с документальной) важное
значение приобретает проблема определения потребителя, исследования и удовлетворения его потребностей. В жизнедеятельности различных учреждений образования и
науки, всех участников учебно-научного процесса круг потребителей информации
весьма обширен и разнообразен. Это и юридические лица, то есть сами учреждения и
организации образования и науки, их структурные подразделения и входящие в них
коллективы, группы, классы. Это и физические лица – прежде всего многочисленные
учащиеся, преподаватели и методисты, научные работники, технические и информационные работники, управленческий и вспомогательный персонал и так далее. Для
решения проблемы удовлетворительного равноправного информационного обслуживания столь разнопланового и обширного контингента пользователей в теории научноинформационного поиска и обеспечения предлагаются различные виды информационного обслуживания: регламентное обслуживание по стандартным запросам (СЗ), избирательное распределение информации (ИРИ), дифференцированное обслуживание руководителей (ДОР), ретроспективный поиск (РП) по произвольным запросам и другие.
Особое место в рамках информационного обслуживания занимают регистрация, поиск
и инициация программных продуктов, являющихся новым наукоемким и важнейшим
видом информации, наполняющей информсреду образования и науки.
На основе теоретических представлений и методов анализа систем предложен
подход к определению потребностей, базирующийся на анализе структуры целей и
функций деятельности потребителей информации, который может быть применен при
разработке современных систем ИРИ и ДОР. Этот подход и метод широко используется в моделировании информационных систем и может быть рекомендован как эффективный создателям ИС в образовании.
Таким образом можно заключить, что разработка структуры информационных
ресурсов научных и учебных заведений является важной и сложной задачей, от решения которой во многом зависит эффективность их деятельности. Эту задачу следует
решать прежде всего опираясь на прогнозирование потребностей всех пользователей
соответствующих областей информсреды образования и науки, определяя изначально
наиболее действенные методы и механизмы управления и защиты информсреды с помощью ИС в интересах всех конкретных участников учебно-творческого процесса и
высокоэффективно выполнения самой функции образования.
Понятие: Моделирование, проектирование и внедрение в практику жизнеобеспечения социума мобильных информационных систем на интегрированной
платформе Windows CE, как средство развития открытого информационного
пространства (по материалам ЦНИТ МИРЭА-МГДТДиЮ, разработчики –
зам.директора ЦНИТ доц. Н.И.Трифонов и др.).
Комментарий: К 2000 году наиболее ярко определились тенденции развития
информационных технологий в направлении удовлетворения жизненных потребностей общества. Эти тенденции можно определить как предоставление максимальной
степени удобства для работы, в том числе в сети Интернет, устранение функциональных излишеств и упрощение пользования персональным компьютером и упрощение
самой конструкции., а следовательно, обеспечение удобного, быстрого и надежного
доступа к информационным ресурсам, в том числе Интернета, из любого места и в любое время. То есть речь идет о проектировании, создании и массовом сопровождении
дистанционных персональных миниинформационных систем, поддерживаемых мобильными миниатюрными комплексами, включающими как миниатюрный, но полно-
37
ценный компьютер, так и средства телекоммуникационного взаимодействия. Такая
возможность открылась благодаря появлению многих разновидностей карманных компьютеров, работающих на различных платформах, в том числе на платформе Windows
CE, прекрасно совмещаемой с традиционной средой Wintel.
Ведущие производители уже представили разработки карманных компьютеров
2000 года для широкого потребителя (фирмы Sun, Compaq (модель iPaq), HP (e-PC),
Dell (Webster), IBM ( серия EON) и др.).
Тенденции в упрощении конструкции сводятся к выполнению
ПК в виде модуля, по существу терминала, в котором соединены все необходимые устройства ( “все в одном”), с встроенным ЖК-дисплеем. В качестве примера наиболее упрощенных специализированных устройств для работы в сети Интернет можно
привести Cidco MailStation – специализированное устройство для работы с электронной почтой без компьютера и интернет-планшет – Cyrix WebPAD ( два порта USB для
подключения клавиатуры и периферии, встроенные динамик и микрофон, до 20 час.
автономной работы, беспроводная связь с базой до 150 м.).
Поскольку начало следующего тысячелетия ознаменуется взрывным ростом
сети Интернет, то для доступа будут преимущественно использоваться миниатюрные
устройства беспроводной связи, которые придут на смену традиционным ПК.
Миниинформационные системы, построенные на базе этих и им подобных карманных компьютеров должны отвечать следующим основным требованиям:
• максимальная простота пользования;
• обеспечение многоуровнего общения, в том числе:
- личностного (планировка времени и бизнеса и т.д.);
- межличностного (диалогового);
- организационного (корпоративного);
- массового (в пределах города, страны);
- глобального (сеть Интернет);
• обеспечение e-mail;
• малые размеры;
• мобильность;
• малая стоимость (доступность);
• совместимость с настольными ПК и используемыми на них ИС;
• иметь высокую надежность при мобильном использовании;
• длительное время автономной работы.
Всем перечисленным выше критериям в настоящее время в значительной мере
отвечают мобильные карманные компьютеры типа PDA (персональный цифровой помощник), Handheld PC и Palm-size PC.
К их функциональным особенностям, позволяющим решать широкий спектр
потребностей социума относятся:
• мгновенный запуск и выключение в любое время не закрывая приложений;
• отсутствие механики и приводов, что не исключает подключение внешних приводных устройств записи и воспроизведения;
• функционирование на твердотельной электронике –ОС Windows CЕ и приложения
прошиты в записываемом ПЗУ;
• значительный объем памяти (до 64 Мбайт) с возможностью увеличения до 128
Мбайт и более при использовании флеш-карт;
• наличие ИК-порта, позволяющего осуществлять беспроводную технологию работы с периферийными устройствами и в сети Интернет;
38
•
крайне низкий расход энергии (особенно для моделей с не цветным дисплеем),
возможность работы 10 и более часов в автономном режиме.
Уже в настоящее время карманные компьютеры имеют возможности близкие к
настольным ПК. По имеющимся прогнозам , в течение ближайших лет число применяемых карманных компьютеров для работы в сети Интернет возрастет до 30 млн. шт.
Операционная система Windows CE 2.0 мобильных PDA-устройств позволяет
удовлетворить широкий спектр потребностей общества, в том числе в области обеспечения информацией, планирования и общения. Операционная система Windows CE 2.0
содержит в себе следующие приложения:
• Pocket Word - позволяет создавать документы профессионального качества, обеспечивает защиту паролем на уровне документа;
• Pocket Excel - позволяет просто работать с электронными таблицами и включает
фильтры и сортировку, поддержку RTF, защиту паролем на уровне документа и
т.д.;
• Pocket PowerPoint - позволяет создавать презентации с использованием программы Microsoft Poower point на настольном Windows-компьютера и затем просматривать ее на PDA. Обеспечивает возможность демонстрации презентаций на внешний или TV экран;
• Pocket Outlook - имеет четыре компоненты, которые могут быть синхронизированы
с соответствующей информацией приложений Microsoft Outlook™ и Microsoft
Schodulo+ 7.0 настольного Windows –компьютера;
• Calendar - содержит информацию о запланированных мероприятиях и может просматривать ее в режимах «День, Неделя, Повестка»;
• Contacts - содержит личную и деловую контактную информацию;
• Tasks - помогает установить категории и приоритеты для планов и списка задач;
• Inbox - позволяет посылать и принимать сообщения электронной почты, использует стандартный SMTP и PОP3 протоколы и работает с любой сетью, поддерживающей TCP/IP, в том числе Internet. Поддерживает основной онлайновый сервис,
популярные почтовые программы для локальных сетей, беспроводную почту и
другой сервис передачи сообщений, такой как факсовая и пейджерная связь;
• Pocket Internet Explorer - позволяет просматривать информации в Интернет, создавать сокращения для любимых серверов и просматривать локальные HTML файлы;
• Windows CE Servise позволяет автоматически и без дополнительных усилий распределять информацию в PDA;
• World Clock поддерживает две временных зоны одновременно и содержит базу
данных по городам всего мира;
• Remote Networking - позволяет создавать различные коммуникационные модули
для обеспечения связи по последовательному, инфракрасному порту или через модем;
• Calculator –калькулятор с удобным просмотром и возможностью использования
плавающей иконки поверх открытых документов;
• Предусмотрены перьевой сенсорный ввод и управление, в том числе возможность
многоязычной виртуальной клавиатуры на дисплее, управляемой прикосновениями пера;
• В последних версиях Windows CE 3.0 предусмотрены твкже возможности работы с
профессиональными базами данных, в частности, поддерживается СУБД ACCESS,
а также реализованы и иные новые возможности.
К настоящему времени разработаны следующие дополнительные приложения:
• Русификатор Windows СЕ - устанавливается на все продаваемые в России PDA;
39
•
Pen Reader для Windows СЕ 2.0 - система для побуквенного on-line распознавания
рукописного текста. Приложение включает распознавание русского рукописного
текста, "рукописный" калькулятор, ввод текста при развороте экрана на 90,180 и
270 градусов;
• Socrat CE – в нескольких функциональных вариантах (например, переводчик для
работы в Интернете) система оперативного перевода с русского на английский и с
английского на русский, переводит текст в любом приложении, в буфере обмена, в
системе помощи (Windows Help). Встроенный словарь на 150 тыс. слов;
• Pocket Промт - англо-русский/русско-английский переводчик для Wndows СЕ.
Приложение имеет словари "Интернет", "Коммерция", "Информатика", "Юридический" Полная версия имеет размер около 4 Мбайт;
• Crypto Grapher - предназначен для устойчивой криптозащиты данных на flashкартах, работающих c windows СE 2.0 устройствами. Обеспечивает полную "прозрачную" шифрацию всей информации хранимой на flash-карточке
•
SMARTcommand - позволяет запускать приложения или документы по одному
слову, сказанному в микрофон PDA
• Карта Москвы - геоинформационная система, состоящая из следующих частей:
карта Москвы (карта с базами данных поточечных объектов - улиц, водоемов, парков и кладбищ), набор баз данных, поиска маршрута, навигация (работа с GPS приемником) при движении по маршруту;
• Symantec pcAnywhere CE - коммуникационная программа, обеспечивающая доступ
мобильных пользователей к своим настольным или блокнотным ПК и управление
ими с PDA. Пакет предоставляет пользователям КПК полный доступ к находящимся на настольном ПК файлам и приложениям. С помощью приложения можно
посылать сообщения с PDA по электронной почте;
• Mobile Forms Database - приложение для создания баз данных с просто организованным обменом с настольным ПК
• Pocket Finance - карманный компаньон приложений для учета финансов MS Money
и Quicken;
• bFAXPro - приложение для отправки/получения факсовых сообщений для Windows СЕ 1.0/2.0;
• Microsoft Windows СЕ Toolkit for Visual Basic 5.0 - инструмент разработки приложений для Windows СЕ средствами Visual Basic;
• Microsoft Windows СЕ Toolkit for Visual C++ Мощная среда разработки Visual C++
для Windows СЕ.;
• FormLоiс - средство для создания приложений, обеспечивающих работу карманных компьютеров в качестве клиентов корпоративных сетей;
• Cadenza - клиент Lotus Notes для WindowsCE и некоторые другие.
Следует отметить развитые сетевые возможности мобильных PDA – устройств.
Мобильные PDA – устройства обеспечивают работу в следующих сетях:
• Проводные локальные сети. Подключение к локальным сетям осуществляется через специальный адаптор.
Требуется проведение исследований взаимодействия PDA – устройств в сети
для критериальной оценки производительности сети.
• Сети спроектированные с использованием ИК- излучателей – приемников. Данное
направление стремительно развивается, скорость передачи данных возросла до 4
Мбит/сек, а расстояние взаимодействия устройств позволяет решать проблему
«последней мили». Кстати, представляет определенный интерес моделирование
взаимодействия PDA – устройств с оптическими концентраторами локальных и
40
глобальных сетей при решении социальных задач, т.е. разработка методик приема
и обработки информации на уровне массового потребителя;
• Интернет. Операционная система Windows CE содержит Pocket Internet Explorer и
позволяет просматривать информацию в Интернет, в том числе с помощью встроенных модемов или модемов в виде флеш-карты.
• Радио – Ethernet. PDA – устройства снабжены соответствующей базой (как у радиотелефона). По-видимому, требуется проведение исследований производительности и помехозащищенности сети при использовании различных моделей и различных ОС.
• Работа в Интернет по мобильной связи. Новые PDA (Palm VII) обеспечивает радио
доступ в Интернет в стандарте Mobitex. Ведущими фирмами (IBM, Compaq, HP, и
др.) ведутся работы по синхронизации мобильных интеллектуальных телефонов и
PDA. По существу, речь идет о создании взаимосиязанных модулей: PDA – сотовый – пейджер – цифровой диктофон – МРЗ – плейеры, а также цифровой видеоплеер.
Благодаря перечисленным выше достоинствам и возможностям мобильных информационных технологий можно сделать вывод об их перспективности в решении
задач массового удовлетворения информационных потребностей всех членов общества. Эти технологии могут занять достойное место в образовании, в частности, являясь
основой для создания и массового использования миниинформационных систем. Такие
решения апробированы в практике Дворца и МИРЭА. Так, с использованием мобильной техники поддерживаются многие управленческие задачи, осуществляется оперативное информационное обеспечение учебных занятий, совещаний, ведутся электронные журналы успеваемости, расписания и т.п. В память карманных компьютеров занесены и используются в учебно-творческом процессе модули создаваемой во Дворце и
на кафедре ТИССУ многопользовательской ИС дополнительного образования, в том
числе:
• конспекты установочных лекций;
• учебные планы и рабочие программы дисциплин;
• учебно-методические комплексы;
• тематические глоссарии и сборники статей развивающего информационного материала в гипертекстовой форме (например, автоматизированный глоссарий по известной книге Э.Якубайтиса “Мировые информационные ресурсы и сети”, а также
в гипертекстовой форме сокращенная версия настоящего трехтомного УМК).
Разработки экспонировались и пользовались значительным вниманием на ряде
международных и российских тематических выставок.
Понятие: Фактографические и документальные ИС.
Комментарий: В фактографических ИС регистрируются факты – конкретные
значения данных (атрибутов) об объектах реального мира. Основная идея таких систем
заключается в том, что все сведения об объектах (фамилии людей и названия предметов, числа, даты) сообщаются компьютеру в каком-то заранее обусловленном формате.
Информация, с которой работает фактографическая ИС, имеет четкую структуру, позволяющую машине отличать одно данное от другого, например фамилию от должности человека, дату рождения от роста и т.п. Поэтому фактографическая система способна давать однозначные ответы на поставленные вопросы.
Документальные ИС обслуживают принципиально иной класс задач, которые
не предполагают однозначного ответа на поставленный вопрос. Базу данных таких
систем образует совокупность неструктурированных текстовых документов (статьи,
книги, рефераты и т.д.) и графических объектов, снабженная тем или иным формали-
41
зованным аппаратом поиска. Цель системы - выдать в ответ на запрос пользователя
список документов или объектов, в какой-то мере удовлетворяющих сформулированным в запросе условиям.
Указанная классификация ИС достаточно условна и в известной мере устарела,
так как современные фактографические системы часто работают с неструктурированными блоками информации (текстами, графикой, звуком, видео), снабженными структурированными описателями.
Понятие: Классификация фактографических информационных систем
АСУ и АИС по назначению и использованию.
Комментарий: По назначению системы различают такие типы АСУ (автоматизированных систем управления) и АИС (автоматизированных информационных систем
или ИС), как автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП), системы организационного или административного управления (АСОУ),
автоматизированные системы научных исследований (АСНИ), системы автоматизированного проектирования(САПР), информационные системы дидактического назначения, то есть обучающие системы, включая системы дистанционного обучения, а в
более широком универсальном смысле – информационные системы в образовании..
По степени использования технических средств человеком для принятия управленческих решений АСУ и АИС делят на информационные и управляющие. Функция
обучения как ведущая реализуется в ИС образования в основном в виде информационном, однако оценки результатов обучения и принятие всех видов административных
решений в жизнедеятельности учебно-научного заведения соотносится к управленческим системам, а потому ИС в образовании присущи использования технических
средств как на информационном, так и на управленческом уровнях. Информационная
часть ИС поддерживается в образовании и науке функционированием автоматизированных систем научно-технической информации (АСНТИ), образующих окружение
ядра ИС в образовании.
Понятие: Классификации автоматизированных систем научно-технической
информации(АСНТИ).
Комментарий: Для систем научно-технической информации разрабатываются
различные классификации, в том числе:
• по уровням АСНТИ;
• по видам документальных ИС;
• по видам ИПЯ;
• по видам структур ИПС;
• системы индексирования;
• по режимам информационного обслуживания;
• по видам критериев поиска;
• по тематическому профилю;
• по формам носителей информации;
• по уровням интеграции лексики.
Понятие: Системы обработки данных; базы данных, базы знаний, базы целей и работа с ними в классификации информационных систем.
Комментарий: Системы электронной обработки данных или просто системы
обработки данных (СОД) в классификации информационных систем по сложности
представляют собой простейший вид ИС, предназначенный для решения хорошо
42
структурированных задач, по которым имеются входные данные, известны алгоритмы, ведущие к решению задач. Такие системы работают с минимальным участием человека. В них принята файловая система хранения данных.
Основными функциями СОД являются сбор фактографической информации
(данных) и перенос их на машинные носители, передача в места хранения и обработки,
хранение, обработка информации по стандартным алгоритмам, вывод и представление
информации пользователю в виде регламентных форм.
По мере совершенствования вычислительных средств, увеличения объемов памяти ЭВМ более распространенным стал термин базы данных (БД). Это направление
сохраняет определенную самостоятельность и в настоящее время и занимается в основном разработкой и освоением средств технической и программной реализации обработки данных с помощью ЭВМ. По мере усложнения задач, решаемых с использованием вычислительной техники, для сохранения этого направления появились термины
базы знаний, базы целей, позволяющие расширить толкование проблемы собственно
создания и обработки баз данных до задач, которые ставятся в дальнейшем при разработке информационных систем, в том числе таких сложных как обучающие системы,
системы дистанционного обучения, ИС в образовании вообще.
Понятие: Базы данных и банки знаний как основа информационных систем в образовании и работа с ними.
Комментарий: Базы данных (БД) составляют основу информационных систем.
Объектом обработки в ИС являются именно базы данных. БД – это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области. Синоним термина «база данных» – «банк данных».
Чтобы обеспечить быстроту и качество поиска данных в базе, этот процесс должен быть автоматизирован, что и осуществляют информационные системы, а в плане
поиска по тем или иным признакам – информационно-поисковые и информационносправочные системы.
Компьютерную базу данных можно создать несколькими способами:
• С помощью алгоритмических языков программирования, таких как Basic, Pascal,
C++ и т.д. Данный способ применяется для создания уникальных баз данных.
• С помощью прикладной среды, например Visual Basic. С его помощью можно создавать базы данных, требующие каких-то индивидуальных особенностей построения.
• С помощью специальных программных сред, которые называются системами
управления базами данных (СУБД).
В настоящее время существует несколько видов СУБД. Наиболее известными и
популярными СУБД являются Access, FoxPro, Paradox и некоторые другие. БД может
быть основана на одной модели или на совокупности нескольких моделей. Любую модель данных можно рассматривать как объект, который характеризуется своими свойствами (параметрами), и над ней, как над объектом, можно производить какие-либо
действия. Существуют три основных типа моделей данных – реляционная, иерархическая и сетевая.
Реляционная модель.
Термин «реляционный» (от латинского relatio – отношение) указывает прежде
всего на то, что такая модель хранения данных построена на взаимоотношении составляющих ее частей. В простейшем случае она представляет собой двухмерный массив
или двухмерную таблицу, а при создании сложных информационных моделей составит
совокупность взаимосвязанных таблиц. Каждая строка такой таблицы называется записью, а столбец – полем.
43
Реляционная модель данных имеет следующие свойства:
• Каждый элемент таблицы – один элемент данных.
• Все поля в таблице являются однородными, т.е. имеют один тип.
• Каждое поле имеет уникальное имя.
• Одинаковые записи в таблице отсутствуют.
• Порядок записей в таблице может быть произвольным и может характеризоваться
количеством полей, типом данных.
Иерархическая модель.
Иерархическая модель БД представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и образующих перевернутое
дерево (граф). Модель характеризуется такими параметрами, как уровни, узлы, связи.
Принцип работы модели таков, что несколько узлов более низкого уровня соединяются
при помощи связи с одним узлом более высокого уровня.
Узел – информационная модель элемента, находящегося на данном уровне иерархии.
Свойства иерархической модели данных:
• Несколько узлов низшего уровня связано только с одним узлом высшего уровня.
• Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень), не подчиненную никакой другой вершине.
• Каждый узел имеет свое имя (идентификатор).
• Существует только один путь от корневой записи к более частной записи данных.
Сетевая модель.
Сетевая модель БД похожа на иерархическую. Она имеет те же основные составляющие (узел, уровень, связь), однако характер их отношений принципиально
иной. В сетевой модели принята свободная связь между элементами разных уровней.
Прежде чем приступать к созданию базы данных и к работе с ней, в первую
очередь необходимо выбрать модель представления данных. Она должна отвечать следующим общим требованиям:
• наглядность представления информации;
• простота ввода информации;
• удобство поиска и отбора информации;
• возможность использования информации, введенной в другую базу;
• возможность быстрой перенастройки базы данных (добавление новых полей, новых записей, их удаление);
• возможность проверки информации на достоверность и внесения соответствующих коррекций выявленных ошибок и несоответствий.
Поскольку первичное заполнение таблиц и ввод их в машину осуществляет человек, ошибки в данных являются не исключением, а правилом, и любая ИС должна
иметь средство для диагностики и исправления ошибок. Нарушение логической взаимосвязи – это логические (семантические) ошибки, ошибки смысла, которые могут
быть обнаружены аппаратом формального логического контроля, построенным для
ИС. Кроме того, конкретная ИС может иметь собственные средства дополнительного
(«нестандартного») контроля, так как стандартные средства не могут охватить все возможные случаи. В современных СУБД имеются средства поддержания целостности
данных. Кроме того, в современных ИС можно указать условия, которым должны
удовлетворять значения некоторых полей (условия верификации данных).
Гораздо сложнее дело обстоит с ошибками в допустимых значениях данных.
Такие ошибки условно называются арифметическими, хотя это не совсем точно, так
как ошибочно может быть записано значение текстового данного. В ИС существует и
44
используется ряд средств для выявления арифметических ошибок, однако на пользовательском уровне часто ограничиваются простым визуальным контролем. Более полноценный переход от визуального контроля к машинному связан с ожидаемыми дальнейшими успехами развития экспертных, интеллектуальных систем.
При разработке БД можно выделить следующие этапы:
I этап. Постановка проблемы.
На этом этапе формируется задание по созданию БД. В нем подробно описывается состав базы, назначение и цели ее создания, а также перечисляется, какие виды
работ предполагается осуществлять в этой базе данных (отбор, дополнение, изменение
данных, печать или вывод отчета и т.д.).
II этап. Анализ объекта.
На этом этапе необходимо рассмотреть, из каких объектов может состоять БД,
каковы свойства этих объектов. После разбиения БД на отдельные объекты необходимо рассмотреть свойства каждого из этих объектов, другими словами, установить, какими параметрами описывается каждый объект. Все эти сведения можно располагать в
виде отдельных записей и таблиц. Далее необходимо рассмотреть тип данных каждой
отдельной единицы записи (текстовый, числовой и т.д.). Сведения о типах данных
также следует занести в составляемую таблицу.
III этап. Синтез модели
На этом этапе по проведенному выше анализу необходимо выбрать определенную модель БД. Далее полезно оценить достоинства и недостатки каждой модели, сопоставить их с требованиями и задачами создаваемой БД и выбрать ту модель, которая
сможет максимально обеспечить реализацию поставленной задачи. После выбора модели необходимо нарисовать ее схему с указанием связей между таблицами или узлами.
IV этап. Способы представления информации, программный инструментарий.
После создания модели необходимо, в зависимости от выбранного программного продукта, определить форму представления информации. В большинстве СУБД
данные можно хранить в двух видах:
• с использованием форм;
• без использования форм.
Форма это созданный пользователем графический интерфейс для ввода данных
в базу.
V этап. Синтез компьютерной модели объекта и технология его создания.
После рассмотрения инструментальных возможностей выбранного программного продукта можно приступить к реализации БД на компьютере. В процессе создания
компьютерной модели можно выделить некоторые стадии, типичные для любой СУБД.
Стадия 1. Запуск СУБД, создание нового файла базы данных или открытие
созданной ранее базы.
В процессе выполнения данной стадии необходимо запустить СУБД, создать
новый файл (новую базу) или открыть существующую.
45
Стадия 2. Создание исходной таблицы или таблиц.
Создавая исходную таблицу, необходимо указать имя и тип каждого поля. Имена полей не должны повторяться внутри одной таблицы. В процессе работы с БД можно дополнять таблицу новыми полями. Созданную таблицу необходимо сохранить, дав
ей имя, уникальное в пределах создаваемой базы.
Стадия 3. Создание экранных форм.
Первоначально необходимо указать таблицу, на базе которой будет создаваться
форма. Ее можно создавать при помощи Мастера форм или самостоятельно, указав,
какой вид она должна иметь (например, в виде столбца или таблицы). При создании
формы можно указывать не все поля, которые содержит таблица, а только некоторые
из них. Имя формы может совпадать с именем таблицы, на базе которой она создана.
На основе одной таблицы можно создать несколько форм, которые могут отличаться
видом или количеством используемых из данной таблицы полей. После создания форму необходимо сохранить. Созданную форму можно редактировать, изменяя местоположение, размеры и формат полей.
Стадия 4. Заполнение БД.
Процесс заполнения БД может проводиться в двух видах: в виде таблицы и в
виде формы. Числовые и текстовые поля можно заполнять в виде таблицы, а поля типа
МЕМО и OLE – в виде формы.
•
•
•
•
•
VI этап. Работа с созданной базой данных.
Работа с БД включает в себя такие действия, как:
поиск необходимых сведений;
сортировка данных;
отбор данных;
вывод на печать;
изменение и дополнение данных.
Понятие: Информационное, техническое, лингвистическое, организационное и программное обеспечение систем обработки данных.
Комментарий: Под обеспечением любой информационной системы понимается
совокупность методов, средств и мероприятий, направленных на автоматическую обработку данных с помощью вычислительной техники. Различают виды обеспечения, то
есть составные части, основными из которых являются: информационное, техническое
и программное. Кроме того, выделяют организационное, лингвистическое, эргономическое и другие. виды обеспечения.
Информационное обеспечение (ИО) СОД составляют методы и средства преобразования внешнего представления данных в машинное, описания хранимой и обрабатываемой информации и последующего преобразования данных из машинного представлены во внешнее. Это внутримашинное обеспечение.
Техническое обеспечение (ТО) представляет собой комплекс технических
средств, применяемых для функционирования систем обработки данных.
Программное обеспечение (ПО) - это совокупность программ системы обработки данных и документов, необходимых для эксплуатации этих программ.
Лингвистическое обеспечение (ЛО) составляет совокупность терминов и языковых средств, используемых в СОД (ЛО иногда включают в ПО), а организационное
обеспечение - совокупность мероприятий, регламентирующих функционирование СОД
(методики, должностные инструкции и другие).
46
В свою очередь сама система обработки данных (СОД) является практически
основой технического и программного обеспечения любой автоматизированной информационной системы. Поэтому разработчик любой ИС должен иметь полное представление о средствах сбора, хранения и обработки фактографической информации,
используемых в ИС.
Понятие: Сбор информации для ИС в образовании и науке.
Комментарий: Обязательным компонентом любой системы обработки данных
и, следовательно, ИС в образовании, является входной поток первичной информации,
поступающей из внешней среды, например, из мировой глобальной информационной
сети Интернет. Анализ внешней информационной среды предполагает выявление источников необходимой информации и связей этих источников с информационной системой потребителя, в том числе:
• оценку актуальности информации и перспектив ее эффективного использования;
• оценку надежности источников информации;
• оценку достоверности и полноты информации, которой обладает источник;
• определение объемов и формы представления информации у источника;
• выяснение условий и особенностей предоставления информации источником;
• разработку плана отбора, сокращения или расширения информации из найденных
источников в целях ее увязки с уже хранящимися у пользователя массивами;
• оценку информации по классификационным признакам, позволяющих судить, в
какие части, модули, разделы накопителей (в ИС) и в каком виде следует поместить отобранную информацию.
Источниками информации могут служить любые объекты окружающего нас
мира: предметы живой и неживой природы, события, явления, процессы (физические,
экономические, социальные и прочие), а также сами информационные системы различного назначения и принадлежности. Это могут быть люди, владеющие не только
сведениями о себе, но и профессиональными знаниями в определенной предметной
области. Это могут быть предприятия и организации, включая средства массовой информации (СМИ). В интересах образования это прежде всего:
• образовательные стандарты, учебные планы, программы дисциплин, квалификационные требования и характеристики;
• учетно-отчетная и статистическая информация;
• методические рекомендации и указания по различным видам и формам учебнотворческого процесса;
• законы и подзаконные, директивные ведомственные и учрежденческие акты;
• учебники, учебные пособия, конспекты лекций и списки вопросов для изучения и
контроля знаний и учебно-методические комплексы (УМК) по дисциплинам на их
основе;
• справочники, глоссарии, развивающие информационные материалы на основе патентных источников, диссертаций, дипломных и курсовых проектов студентов, научных и иных монографий, статей, докладов, сообщений, рефератов и тому подобное;
• творческие, учебные и иные работы самих учащихся, в том числе конкурсные работы и сведения о них.
Выбор источников информации и методов ее сбора во многом определяется результатами анализа внешней информационной среды. Критериями выбора источника
служат:
• актуальность информации, ее востребованность;
47
•
•
•
•
надежность и доступность источника;
необходимость и достоверность предоставляемой информации;
стоимость информационных услуг;
совместимость формы и содержания существующего источника информации с
требованиями информационной системы потребителя, а в образовании конкретно,
соответствие дидактическим требованиям, гуманитарным общечеловеческим нормам и представлениям, а также конкретным предметным областям изучения.
Информация директивного характера (законодательные акты, постановления,
распоряжения и т.п. как правило, поступает принудительно по установленным каналам
связи и не требует организации ее сбора. Такая информация регистрируется, аннотируется и систематизируется. Учетно-отчетная информация, предоставляемая физическими и юридическими лицами друг другу в соответствии с порядком, установленным законодательно и\или ведомственно чаще всего также не нуждается в специальных мероприятиях сбора со стороны потребителя, участвующего в передаче информации.
Информацию учебного назначения, наоборот, приходится инициативно и регулярно
отыскивать и обновлять, что связано с ее творческой природой и созданием на основе
достижений мировой науки и практики, весьма динамичных в настоящее время. С этих
позиций отыскиваемая информация учебного назначения может во-многом рассматриваться как нерегламентируемая, поскольку ни само ее появление, ни содержание, ни
даже форма представления заранее в полной мере прогнозироваться не могут. Отыскание, систематизация, анализ и использование такой обновляющей нерегламентированной информации - важнейшая задача и функция всех без исключения участников учебно-творческого процесса (каждого на своем уровне профессиональных и жанровых
возможностей и особенностей и в объеме поставленных задач).
Среди методов сбора нерегламентированной информации можно выделить:
• непрерывный мониторинг процессов и явлений;
• статистическое обследование информационных объектов;
• приобретение информации по подписке;
• электронный поиск в информационных сетях;
• разведка.
Прием и регистрация собираемой первичной информации на входе информационной системы могут производиться вручную, автоматизированным способом или автоматически. При ручном способе фактографические данные об информационных объектах фиксируются на специальных бланках и в журналах в установленной табличной
форме, а поступающие документы регистрируются и сохраняются в виде оригиналов
или копий. При автоматизированном способе регистрация осуществляется на машинном носителе (например, винчестере ЭВМ) путем диалога оператора и компьютера.
Автоматическая регистрация выполняется без участия человека и предполагает прямое подключение информационной системы к источнику.
Собранная таким образом информация представляет собой первичные данные
информационной системы. Эти данные подлежат дальнейшей форматизации и обработке в пакетном или диалоговом режиме с целью получения производных данных,
используемых потребителями для принятия управленческих или проектных решений
или просто в целях ознакомления и изучения, как это часто бывает в учебной практике.
Хотя дидактика требует закрепления знаний и выработки навыков непременно в активной форме, то есть путем выполнения тех или иных проектов, тематических исследований, контрольных, лабораторных и иных практических работ, а в дополнительном
образовании еще более свободного и индивидуализированного творчества на основе
исходной информации. Естественно, что все основные результаты и этапные моменты
такого практического воплощения знаний и творчества должны учитываться и отра-
48
жаться вместе с первородными данными в ИС, в ряде случаев существенно видоизменяя и развивая первоначально полученную информацию. В видении авторов настоящей публикации первоначальное такого рода развитие и отражение регистрируется в
информационном окружении ядра ИС, а уже затем, по мере структурирования, отработки и возникновения противоречий с ранее сформированным ядром ИС, деформирует, видоизменяет это ядро, вместе с тем приспосабливаясь к форме, направленности и
структуре избранного построения ядра той или иной предметной области знаний.
При проектировании конкретной информационной системы проблема выбора
способа сбора информации при наличии альтернатив и особенностей размещения этой
информации в ядре и окружении ИС должна решаться в контексте общей проблемы
технико-экономического обоснования, регламентов сферы обучения и изучения предметной области, включая требования дидактики и с учетом возможностей и особенностей математической и технической реализации в конкретно создаваемой ИС. Это связано с возможной зависимостью затрат и возможностью на последующую обработку,
хранение и использование информации от формы ее представления, диктуемой избранным способом сбора.
Понятие: Обработка информации средствами ИС образования.
Комментарий: Накопленная первичная информация, прошедшая предварительную обработку в форме отбора, систематизации и сохранения в базе данных в форматированном виде, может использоваться для решения многих задач анализа, планирования, прогнозирования и управления в социально-экономических, технических, обучающих и других системах. Постановка этих задач, как правило, связана с необходимостью получения на основе исходных накопленных данных производной информации, помогающей пользователю информационной системы принимать правильные решения. В сфере обучения такой дополнительной информацией являются программы,
вопросы, задания, подсказки и примеры, методические разъяснения, указания и рекомендации.
В зависимости от способа получения, достоверности и объема исходной информации при ее обработке могут применяться как методы статистического анализа, так и
математические методы обработки детерминированных данных. Отбор и загрузка информации на обработку обычно производится или в пакетном режиме (для статистической информации) или в диалоговом режиме (для детерминированной информации) с
использованием методов поиска необходимых данных.
Среди статистических методов обработки можно выделить две группы методов:
предварительной обработки и статистического анализа. К первым методам относят
группировку и сводку данных. Группировка данных представляет собой выделение
части данных из общей совокупности по одному или сочетанию нескольких признаков.
Сводка (суммирование) данных обеспечивает их количественную оценку как по всей
совокупности этих данных (простая сводка), так и по отдельным группам этой совокупности (групповая сводка).
Методы статистического анализа позволяют получать оценки более «тонких»,
чем дает сводка и группировка, характеристик различных процессов и явлений. В числе таких характеристик различные экспертные оценки технических и социальных систем, прогнозные оценки показателей различных систем в условиях неопределенности и
риска, получаемые с использованием байесовского подхода, оценки величин и степени
зависимости различных факторов на основе многофакторного регрессионного и корреляционного анализа и многие другие.
В отличие от статистических методов математические методы обработки детерминированной информации применяются для численного решения на основе этих дан-
49
ных задач планирования, моделирования и оптимизации с использованием типовых
математических моделей объектов предметной области, обслуживаемой связанной с
нею информационной системой. Наиболее часто, для решения этих задач, используются методы математического программирования, теории массового обслуживания, теории оптимального управления, различные методы оптимизации, такие, например, как
методы наибыстрейшего спуска, Лагранжа, Монте-Карло и другие. Использование
этих методов требует от пользователя в процессе обработки априорной информации
предопределять как выбор оптимальных и реализуемых средствами данной ИС методов обработки информации, признанной им априорной, так и четкого и обоснованного
выбора критериев, лимитеров и констант оптимизации.
Программное обеспечение, реализующее эти методы обработки, может создаваться под конкретную информационную систему или в виде прикладных программных пакетов (ППП), не зависящих от содержания предметной области и предназначенных для использования специалистами, способными формализовать решаемые задачи
на языке представления данных.
Понятие: Программное обеспечение (ПО) для разработки ИС.
Комментарий: Для решения задач разработки, сопровождения и модернизации
информационных систем создаются технологии сквозного проектирования (ТСП). Эти
технологии представляют собой набор компонент - программных продуктов и методов
разработки, выбор и создание которых являются ключевой частью проектирования
информационных систем всех назначений, в том числе для образовательных технологий.
Понятие: Программное обеспечение систем обработки данных.
Комментарий: Программное обеспечение (ПО) систем обработки данных
включает в себя программные средства и документацию, необходимые для эксплуатации этих программных средств (Руководство пользователя. Руководство системного
программиста и другие). ПО разделяют на общесистемное (базовое) и прикладное.
Общесистемное (базовое) ПО предназначено для организации процесса обработки
информации в СОД и включает в себя операционную систему (ОС), сервисные программы, системы программирования (комплексные средства разработки программ на
языках высокого уровня) и программы технического обслуживания.
Прикладное ПО предназначено для решения конкретных задач СОД. В него
входят программные средства общего назначения и специальные программные средства для данной СОД. К средствам общего назначения относятся системы управления
базами данных (СУБД), табличные процессоры, текстовые и графические редакторы и
другие. Специальные программные средства могут быть как разработаны для конкретной системы обработки данных, так и приобретены готовыми на отечественном рынке.
При этом необходимое ПО может быть приобретено как “целиком” (если оно удовлетворяет всем необходимым требованиям), так и “собрано” из фрагментов готовых продуктов (возможно, с использованием услуг специалистов, называемых системными интеграторами).
Основные составляющие программного обеспечения современных и перспективных систем обработки данных:
• операционные системы (ОС);
• системы управления базами данных (СУБД);
• средства разработки приложений* (системы программирования);
• инструментальные средства технологии сквозного проектирования (CASEтехнологии).
50
Понятие: Операционные системы семейства Windows в НИТ, поддерживаемых информационными системами.
Комментарий: Операционные системы (ОС) делятся на однопрограммные,
многопрограммные и многопользовательские. К однопрограммным операционным
системам относятся, например, MS-DOS и другие. Многопрограммные операционные
системы, например UNIX (XENIX), Windows, начиная с версии 3.1, DOS 7.0, OS/2 и
других, позволяют одновременно выполнять несколько приложений. Различаются они
алгоритмом разделения времени. Если однопрограммные системы работают или в пакетном режиме, или в диалоговом, то многопрограммные могут совмещать указанные
режимы. Эти системы обеспечивают пакетную и диалоговую технологии. Многопользовательские системы реализуются сетевыми операционными системами. Они обеспечивают удаленные сетевые технологии, а также пакетные и диалоговые технологии для
общения на рабочем месте.
Поскольку наибольшее распространение в нашей стране получили IBMсовместимые персональные компьютеры, основными операционными системами в настоящий момент являются ОС семейства Windows. Это многозадачные многопоточные
32-разрядные операционные системы с графическими интерфейсами и расширенными
сетевыми возможностями. В настоящее время используются Windows 95, 98, 2000, Millennium, OSR2, а также Windows NT.
Для семейства Windows 95 (98) характерны следующие некогда новые решения: 32-разрядная архитектура ОС обеспечивает более высокую производительность
системы, снимает многие ограничения на память системных ресурсов. Механизм
управления памятью обеспечивает работу 32-разрядных приложений в защищенном
адресном пространстве с автоматической очисткой памяти после завершения работы
каждого приложения. Вытесняющая многозадачность позволяет усовершенствовать
механизм управления ресурсами, в результате чего приложение, нуждающееся в ресурсах, может приостановить свою работу до получения ресурса или перейти к выполнению других операций, не останавливая работу других программ. При этом многопоточное выполнение отдельной задачи позволяет при задержке одного потока работать
со следующим. Под потоком подразумевается частная задача, решаемая внутри процесса, а процессом называется загруженная в память выполняемая прикладная программа, ее адресное пространство и ресурсы. Для пользователя Windows освоение ОС
упростилось благодаря однотипности выполнения всех основных операций и наглядности выполняемых действий. 0бьектно-ориентированный подход позволяет при работе в среде Windows концентрировать внимание на объектах, представляющих файлы,
папки, дисководы, программы, документы и т.д. Объектам на основании их свойств
предоставляются системные ресурсы.
В Windows 98 и более поздних версиях интерфейс полностью ориентирован на
работу в сети Интернет, а во встроенном пакете Microsoft Office 97 и тем более в пакете Microsoft Office 2000 текстовый редактор Word позволяет просматривать и создавать HTML-файлы (файлы на языке разметки гипертекста). Модифицированная версия
этой ОС Millennium, сохраняя основные черты и назначения своего прототипа, обладает улучшенным интерфейсом, в том числе для работы в сети Интернет, более развитой системой подсказок и средств хранения, редактирования и просмотра изображений
(графики, цифровых фотографий), поддерживает виртуальную экранную многоязычную клавиатуру.
Windows NT - это сетевая ОС, выпускаемая в двух модификациях: Windows NT
server и Windows NT workstation. Операционная система Windows NT server предназначена для управления сетевыми ресурсами, содержит средства для работы в глобаль-
51
ных сетях. Windows NT workstation предназначена для работы на локальных компьютерах и рабочих станциях. Обладает повышенной степенью защиты данных от несанкционированного доступа и высокой производительностью при анализе больших объемов данных.
Операционная система Windows 2000 сочетает в себе достоинства и возможности версий 98 и NT, особенно в плане сетевого обеспечения, защиты и многозадачной
обработки данных, обладает улучшенным интерфейсом и более развитой системой
подсказок. Она, как и все перечисленные выше версии Windows обеспечивает полную
взаимную совместимость между всеми версиями и поколениями указанного семейства
операционных систем и широко используются в информационных технологиях, реализуемых при поддержке ИС.
Понятие: Разработка пользовательского интерфейса ИС.
Комментарий: Пользовательский интерфейс диалоговых информационных технологий (используемых в информационных системах образования) включает в себя
три понятия:
• общение приложения с пользователем;
• общение пользователя с приложением;
• язык общения.
Язык общения определяется разработчиком программного приложения. Свойствами интерфейса являются: конкретность и наглядность. Наиболее распространенный
некогда командный интерфейс имел ряд недостатков (многочисленность команд, отсутствие стандарта для приложений и т.д.), что ограничивало круг его применения.
Для преодоления этих недостатков были предприняты попытки его упростить (например, Norton Commander (NC), Volkov Commander под оболочкой DOS). Однако настоящим решением проблемы стало создание графической оболочки для операционной
системы. В настоящее время практически все распространенные операционные системы используют для своей работы графический интерфейс. Примером здесь может
служить интерфейс, разработанный в исследовательском центре Пало Альто фирмы
Xerox для компьютеров Macintosh фирмы Apple. Немного позже была разработана
графическая оболочка под названием Microsoft Windows, реализующая технологию
WIMP и удовлетворяющая стандарту CUA. Новшеством были применение мыши, выбор команд из меню, предоставление программам отдельных окон, использование для
обозначения программ образов в виде пиктограмм.
Удобство интерфейса и богатство возможностей делают Windows оптимальной
системой для повседневной работы. Приложения, написанные под Windows, используют тот же интерфейс, поэтому его единообразие сводит к минимуму процесс обучения работе с любым приложением Windows. Выход на рынок Windows-95 и более
поздних версий еще более упростил работу пользователя, так как интерфейс стал еще
более простым, документированным, включающим встроенные коммуникационные
возможности.
Одной из важных функций интерфейса является формирование у пользователя
одинаковое реакции на одинаковые действия приложений, их согласованность. Согласование должно быть выполнено в трех аспектах:
• физическом, который относится к техническим средствам;
• синтаксическом, который определяет последовательность и порядок появления
элементов на экране (язык общения) и последовательность запросов (язык действий);
• семантическом, который обусловлен значениями элементов, составляющих интерфейс.
52
Согласованность интерфейса экономит время пользователя и разработчика. Для
пользователя уменьшается время изучения, а затем использования системы, сокращается число ошибок, появляется чувство комфортности и уверенности. Разработчику
согласованный интерфейс позволяет выделить общие блоки интерфейса, стандартизировать отдельные элементы и правила взаимодействия с ними, сократить время проектирования новой системы.
Разработка пользовательского интерфейса состоит из проектирования панелей и диалога.
Панель приложения разделена на три части:
• меню действий;
• тело панели;
• область функциональных клавиш.
Преимущество использования меню действий (и выпадающего меню) заключается в том, что эти действия наглядны и могут быть запрошены пользователем установкой курсора, функциональной клавишей, вводом команды либо каким-то другим
простым способом. На цветном экране меню действий обычно имеет другой цвет по
отношению к цвету панели. Меню действий содержит объекты, состоящие из одного
или нескольких слов. Два последних из них резервируются для действий «выход» и
«справка». Размещаются объекты слева направо по мере убывания частоты их использования. Возможны системы с многоуровневой системой выпадающих меню, но оптимальное число уровней - три, так как иначе могут появиться трудности в понимании
многоуровневых меню.
Тело панели содержит элементы тела панели: разделители областей; идентификатор и заголовок панели; инструкцию; заголовки столбца, группы, поля; указатель
протяжки; области сообщений и команд; поля ввода и выбора.
Область функциональных клавиш - необязательная часть, показывающая соответствие клавиш и действий, которые выполняются при их нажатии. В области
функциональных клавиш отображаются только те действия, которые доступны на текущей панели.
Для указания текущей позиции на панели используется курсор выбора. Для более быстрого взаимодействия можно предусмотреть функциональные клавиши, номер
объекта выбора, команду или мнемонику.
Разбивка панели на области основана на принципе «объект - действие". Этот
принцип разрешает пользователю сначала выбрать объект, затем произвести действия
с этим объектом, что минимизирует число режимов, упрощает и ускоряет обучение работе с приложениями и создает для пользователя комфорт. Если панель располагается
в отдельной ограниченной части экрана, то она называется окном, которое может быть
первичным или вторичным. В первичном окне начинается диалог, и если в приложении не нужно создавать другие окна, окном считается весь экран. Первичное окно может содержать столько панелей, сколько нужно для ведения диалога. Вторичные же
окна вызываются из первичных. В них пользователь ведет диалог параллельно с первичным окном. Часто вторичные окна используются для подсказки. Первичные и вторичные окна имеют заголовок в верхней части окна. Пользователь может переключаться из первичного окна во вторичное и наоборот. Существует также понятие «всплывающие окна», которые позволяют улучшить диалог пользователя с приложением, ведущийся из первичного или вторичного окна. Когда пользователь и ЭВМ обмениваются сообщениями, диалог движется по одному из путей приложения, то есть пользователь перемещается по приложению, выполняя конкретные действия. При этом действие не обязательно требует от компьютера обработки информации. Оно может обеспечить переход от одной панели к другой, от одного приложения к другому. Если
53
пользователь перешел к другой панели и его действия привели к потере информации,
рекомендуется требовать подтверждения того, следует ли ее сохранить. При этом
пользователю предоставляется шанс сохранить информацию, отменить последний запрос, вернуться на один шаг назад. Путь, по которому движется диалог, называют навигацией. Он может быть изображен в виде графа, где узлы — действия, дуги — переходы.
Диалог состоит из двух частей: запросов на обработку информации и навигации по приложению. Часть запросов на обработку и навигацию является унифицированной. Унифицированные действия диалога — это действия, имеющие одинаковый
смысл во всех приложениях. Некоторые унифицированные действия могут быть запрошены из выпадающего меню посредством действия «команда» функциональной
клавишей. К унифицированным действиям диалога относятся: «отказ», «команда»,
«ввод», «выход», «подсказка», «регенерация», «извлечение», «идентификаторы», «клавиши», «справка».
Понятие: Системы управления базами данных (СУБД).
Комментарий: Система управления базами данных (СУБД), по определению,
это комплекс программ и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и
использования баз данных.
В системах управления базами данных (СУБД) в основном используются серверы реляционных баз данных (SQL-серверы) и ОС UNIX, в качестве СУБД могут использоваться серверы Informix. ОС UNIX является основой реализации любого сложного проекта, поскольку органично сочетает все необходимые сервисы и предоставляет платформу для функционирования и интеграции современных программных продуктов. Для решения локальных задач обработки информации наряду с UNIX возможно применение и MS Windows NT и других широко известных операционных систем.
До 1995 года значительная часть ПО информационных систем разрабатывалась
с использованием таких СУБД реляционного типа, как Clipper (версии 5.0 и ниже) и
FoxPro (версии 2.5 и ниже). Для операционных систем Windows в наибольшей степени
отвечающими требованиям СОД позднее стали СУБД Visual FoxPro (версия 3.0 и выше) и СУБД MS Access из встроенного в Windows 95 пакета Microsoft Office 95 (или
Microsoft Office 97). На смену им пришли встроенные компоненты ОС версий 98, 2000.
Эти СУБД являются мощными и удобными средствами для разработки приложений
баз данных с архитектурой клиент-сервер.
Благодаря этому уже с версий Windows 95 осуществлен переход к базе данных,
в которой содержатся все включенные в нее таблицы, их индексы, постоянные связи
между таблицами, хранимые процедуры, правила проверки значений полей и действия,
выполняемые при добавлении новой записи, удалении и обновлении записи, называемые триггерами. Введены новые средства для обработки данных с помощью SQL
(Structured Query Language - Структурированного Языка Запросов). Введена поддержка
значений NULL (в дополнение к FALSE и TRUE) Для полей базы данных, предоставлены средства переноса баз данных на SQL-сервер и поддержки работы с удаленными
источниками данных. Одновременно с наличием возможности процедурного пошагового программирования введены средства объектно-ориентированного программирования.
Понятие: Объектно-ориентированное программирование.
Комментарий: При объектно-ориентированном подходе реальные предметы и
понятия заменяются их моделями, то есть определенными формальными конструкциями. Формальный характер моделей позволяет определить формальные зависимости
54
между ними, формальные операции над ними и, в конечном итоге, получить формальную модель разрабатываемой программной системы как композицию моделей ее компонентов. Такой подход обеспечивает возможность модификации отдельных компонентов программного обеспечения без изменений остальных и повторного использования отдельных компонентов при перепроектировании системы.
Основными понятиями объектно-ориентированного программирования являются класс, объект, свойство {атрибут), метод, событие. Любой элемент управления
или объект является в Visual FoxPro экземпляром класса. Например, элемент управления, создающий группу командных кнопок в экранной форме, принадлежит классу с
именем CommandGroup, а объект “панель инструментов” - классу Toolbar. Класс содержит информацию о внешнем виде и поведении объекта, иными словами, описывает
свойства (атрибуты) и методы обработки событий. Событие же представляет собой
действия пользователя или операционной системы Windows, которые распознает объект. Таким образом управление объектом осуществляется посредством обрабатываемых им событий. При создании нового объекта он наследует характеристики своего
класса. Наследование позволяет определять также новые классы (производные, или
дочерние) на основе существующих (родительских) классов и добавлять собственные
свойства дочерних классов. В связи с этим средствами Visual FoxPro можно с существенно меньшими затратами, чем в более ранних версиях, создавать сложные программные системы.
Понятие: Визуальное программирование.
Комментарий: В настоящее время большой интерес представляют средства визуального программирования. Толчок к использованию средств визуального программирования дал разработанный в конце прошедшего столетия новый подход к созданию приложения в целом (в Visual FoxPro - организация проекта с применением
диспетчера, представляющего проект в виде дерева и дающего возможность переключения между компонентами приложения и средствами разработки этих компонент) и
использованию мастеров и построителей. Мастера (Wizard) позволяют полностью
сконструировать любую новую компоненту, включая проектирование баз данных, отчетов, экранных форм, а с помощью построителей в экранную форму может быть
встроен любой элемент управления. Как один из результатов такого решения на новом
уровне организуется поддержка ОLЕ-технологии (Object Linking and Embedding - Связывания и Встраивания Объектов), добавляется возможность встраивания OLEобъектов в экранные формы и сохранения их в полях базы данных. Реализуются возможность технологии перемещения и сброса объектов (drag-and-drop), возможность
перемещения таблиц и полей данных в экранные формы непосредственно из диспетчера проекта или из окна базы данных, использование контекстного меню.
Здесь важно отметить, что приблизительно до 1994 года все средства, позволявшие создавать приложения под Windows, требовали от программиста глубокого
знания архитектуры и принципов работы этой операционной системы. При этом не
существовало систем, которые позволяли бы достаточно просто работать с базами данных, обеспечивая должный уровень интерфейса. В 1994 году появилась созданная
фирмой Borland принципиально новая система - среда визуальной разработки приложений Delphi, основанная на использовании несколько расширенной версии языка Borland Pascal, получившей название Object Pascal. Эта система работала под операционной системой Windows 3.1 (и, соответственно, создавала 16-битные приложения). К
1996 году появилась версия Delphi 2, а в 1997 году - версия Delphi 3, работающие уже
под Windows 95/NT и создающие 32-битные приложения. В 1997 году появилась и еще
одна система фирмы Borland - C++Builder, использующая язык ANSI C++ с некоторы-
55
ми расширениями (кроме того, в этой системе есть и встроенный компилятор языка
Object Pascal), также работающая под Windows 95/NT. В 1998 году увидела свет система C++Builder 3. В то время системы Delphi 3 и C++Builder 3 считались многими специалистами лучшими системами разработки приложений под Windows. Эти системы
имеют интегрированную среду разработки (IDE), то есть включают в себя редакторы
кода, редакторы визуальных компонентов, компиляторы (в C++Builder их даже два C++ и Object Pascal), отладчики, средства помощи и т.п. В обеих системах используются объектно-ориентированные языки программирования высокого уровня и встроенные в них возможности работы с базами данных, не уступающие по своей мощи возможностям СУБД типа Clipper или FoxPro. Существует также возможность использования языка SQL (и, следовательно, возможность создания баз данных с удаленным
доступом). Развитие в указанном направлении продолжается и в настоящее время.
Понятие: Концепция объектно-ориентированного визуального программирования.
Комментарий: Основной концепцией, определяющей направление развития
визуального программного обеспечения информационных систем, в том числе ИС образовательных технологий, является концепция объектно-ориентированного программирования. Одним из ключевых понятий при этом является понятие компонентов, то есть готовых шаблонов для всех стандартных элементов приложений Windows
(стандартных диалогов, окон, кнопок, списков и др.), поставляемых с системами; на их
основе можно создавать свои собственные компоненты. Компоненты предоставляют
программисту уже готовый интерфейс с Windows API, в них введено понятие события,
которое программист обрабатывает вместо перехвата сообщений Windows API (например, для обработки нажатия пользователем кнопки программисту надо написать
примерно следующее: “при нажатии сделать то-то и то-то”, а не перехватывать посланные откуда-то куда-то неудобоваримые сообщения Windows). При этом прямая
работа с Windows API отнюдь не запрещена. Напротив, для этого программисту предоставляется более удобные методы, чем, скажем, в системе Visual C++ с MFC.
Еще одним достаточно новым понятием является понятие свойства. Можно считать, что свойства в системах выступают в качестве простых переменных, но при этом
во время проектирования приложения значения большинства из них отображены на
экране и их можно менять (сразу же наблюдая результат изменения), а во время исполнения их можно рассматривать как функции - при этом система сама заботится об их
выполнении вне зависимости от реального представления данных, с которыми они работают. С системами поставляется библиотека визуальных компонентов (VCL), в которой содержатся шаблоны всех стандартных визуальных элементов Windows (а также
многих специальных шаблонов), так что программисту остается лишь незначительно
изменять их по своему вкусу. Сам программист может создавать подобные шаблоны, а
система не будет делать никаких различий между собственными библиотечными компонентами и добавленными. В Интернете, кстати, публикуется огромное количество
шаблонов, созданных в различных целях многими фирмами и отдельными авторами,
благодаря чему можно собрать необходимое ПО из готовых элементов, заимствованных из Интернет-массивов.
Понятие: Визуальные средства разработки ПО – системы Delphi и C++
Builder.
Комментарий: Две широко известные из числа основных системы Delphi и
C++Builder представляют собой популярные визуальные средства разработки приложений. Это значит, что при создании приложения программист сразу же видит свое
56
приложение именно в том виде, в котором его увидит и будущий пользователь. При
этом программист может применять принципиально новые методы создания программ.
Так добавление компонентов в приложение осуществляется методом drag-and-drop, то
есть при помощи мыши выбираются нужные компоненты, а потом перетаскиваются в
окно будущего приложения (окно также является компонентом, называемым в системах “формой”, и его можно тоже выбирать по своему вкусу). Далее опять же при помощи мыши компоненты растягиваются до нужных размеров, перекладываются на
форме - и при этом все изменения автоматически фиксируются в коде программы, так
что программу можно запускать в любой момент! Кроме того, большая часть свойств
компонентов отображается при проектировании на экране в удобном страничном диалоге (называется он Object Inspector), и все изменения на форме можно видеть в нем
сразу же, а изменения, вносимые непосредственно в него, сразу же отображаются на
форме проектируемого приложения (в этом и состоит принцип двойственное ввода
данных). Благодаря подобному подходу можно создать полноценный интерфейс даже
для большого приложения, не написав ни единой строчки кода. При этом грамотно выбрав композиты и надлежащим образом связав их (щелкая мышью в клетках Object Inspector), можно создать даже приложение, работающее с несколькими связанными таблицами баз данных, которое будет нужным образом фильтровать и отсортировывать
данные из них.
Еще одной уникальной особенностью систем является возможность изменять
саму среду разработки по своему вкусу. При этом можно не просто менять различные
настройки, но и создавать свои редакторы, добавлять свои пункты меню и даже создавать свои собственные Мастера (Wizard).
Системы Delphi и C++Builder практически полностью совместимы в одну сторону - благодаря наличию в C++Builder встроенного компилятора Object Pascal приложения, созданные в Delphi, можно компилировать в C++Builder; так же можно использовать даже отдельные модули Delphi, причем вперемешку с модулями, написанными
на C++ (некоторые проблемы с совместимостью все-таки существуют, но они несущественны). В Delphi нет компилятора C++, однако можно очень много создавать в
C++Builder для последующего использования в Delphi - например, компоненты, DLL,
(и, естественно, наоборот). Переносу различных блоков между системами способствует то, что в обоих применяются абсолютно одни и те же концепции и подходы.
Понятие: Интегрированный CASE-инструментарий и процедуры проектирования ИС на его основе.
Комментарий: CASE-инструментарий предназначен для коллективной разработки, охватывающей все этапы жизненного цикла системы (от подготовки технического задания до генерации программного кода, внедрения и эксплуатации приложений).
Процесс проектирования информационной системы с помощью CASEинструментария начинается с формализации общих требований, предъявляемых к информационной системе, и предусматривает постепенную конкретизацию замысла с использованием механизмов декомпозиции и перехода к детальным техническим решениям, вплоть до получения готового программного кода, состава и топологии аппаратных средств проектируемой системы. В каждом продукте среда проектирования поддерживается удобным и легким в работе универсальным графическим редактором. Результатом выполнения проекта в основном являются:
• база данных (банк знаний) проектируемой системы, включающая все необходимые
физические объекты (таблицы, триггеры, хранимые процедуры), построенная с
учетом проектируемой политики поддержания целостности данных;
57
•
исходный код приложений информационной системы - программы, реализующие
пользовательский интерфейс и логику приложений;
• набор инструкций пользователям и системным, сетевым специалистам (администраторам и операторам), использующим и поддерживающим ИС;
• депонируемый и доступный специалистам отчет о результатах проектирования,
содержащий описания всех решений, их обоснования и все виды необходимых рекомендаций, инструкций пользователям, системным специалистам и администраторам сетей и т.п.
Исходный программный код приложений, доступных для последующего редактирования, позволяют с учетом возможностей CASE-инструментов получать настраиваемые кодогенераторы. В CASE-технологиях средства реинжиниринга и репроектирования дают возможность не только “прочитать” структуру имеющейся базы данных, но и установить значения по умолчанию для управляющих параметров кодогенерации. С помощью удобного графического интерфейса среде MS Windows можно
управлять процессом кодогенерации и получать новые версии приложений.
Разработка проекта поддерживается репозитарием, который обеспечивает централизованное хранение данных, проверку данных на взаимную непротиворечивость и
полноту, сопровождение версий разработок. Репозитарий поддерживает реальный
многопользовательский режим для групп разработчиков. В качестве репозитария используется специальная проектная база данных.
Среда разработки приложений в CASE-технологиях представлена в первую
очередь продуктами для информационных систем, построенных в архитектуре’клиент-сервер” с использованием языков программирования четвертого и последующих поколений.
Понятие: Обеспечивающая часть в проектах ИС (АСУ).
Комментарий: При проектировании структуры обеспечивающей части автоматизированных информационных систем (и автоматизированных систем управления АСУ) необходимо выбрать виды обеспечения и организовать взаимодействие между
ними таким образом, чтобы они обеспечивали реализацию задач, входящих в подсистемы функциональной части ИС. При выборе технического и программного обеспечения для ИС образовательных технологий учитываются сложившиеся в отрасли образования и регионе тенденции в этой области для учреждений соответствующих образовательных ступеней и жанров (вузы, техникумы, школы и т.д. соответствующих профилей), особенности учебно-научного заведения, его размеры, охват числа и уровня пользователей, уровень и состояние имеющегося и планируемого сетевого и компьютерного обеспечения, и характер и состояние обслуживаемых предметных областей, требования дидактики, связь учебно-творческого и информационного образовательного
процесса с информационным обеспечением для нужд регионального или отраслевого
характера, бизнеса и т.п. (что особенно характерно в деятельности крупных региональных университетов), финансовые возможности, объемы информационных массивов,
квалификации сотрудников и учащихся, иных пользователей, прогнозируемые их информационные интересы и так далее. Это все исследуется и обобщается на предпроектной стадии еще до разработки технического задания (ТЗ) на проект и находит отражение в ТЗ. Сама же обеспечивающая часть проекта разрабатывается и активно используется в процессе непосредственного проектирования ИС (АСУ).
Следует отметить, что в истории развития ИС первоначально был период, когда
после разделения обеспечивающей части на составляющие отдельно разрабатывалось
организационное (ОргО), информационное (ИО), техническое (ТО) и программное
обеспечение (ПО). В результате такой независимой организации разработки структур
58
этих видов обеспечения возникала проблема их совместимости. Поэтому в последующем был принят и внастоящее время повсеместно реализуется принцип единства ОргО, ТО, ИО и ПО.
Понятие: Проектирование средств информационной поддержки учебного
процесса в режиме OnLine (материалы ГНИИ ИТТ «Информика»).
Комментарий: Прогнозируемая на ближайшие годы модификация структуры
национальных телекоммуникационных каналов, превышение числом пользователей
Internet "первого критического" 4% рубежа неизбежно приведут к закономерному перемещению акцентов в области дистанционного обучения на синхронный телекоммуникационный режим OnLine. Интерактивные OnLine дискуссии и конференции, работа с удаленными экспериментальными установками становятся основными
признаками информационного сопровождения обучения. Фактически возрастает роль
прямого информационного канала «учащийся – обучающий», взаимодействующего со
стандартным каналом «учащийся – информационный материал». Асинхронное преподавание (изучение материала, размещённого в информационных базах, по рекомендованному графику) становится первой фазой в учебном процессе с сетевым сопровождением, увеличивая интеллектуальное наполнение прямого активного или интерактивного воздействия преподавателя вуза или техникума на студента, учителя на школьника, педагога учреждения дополнительного образования на учащегося, занятого творчеством.
Организация синхронного телекоммуникационного сопровождения учебного
процесса предполагает разработку открытой сетевой программной оболочки доступа к информационным модулям и информационным сервисам практически с любой рабочей станции, работающей по стандартным протоколам в глобальной информационной сети.
В настоящее время в области телекоммуникационного сопровождения можно
выделить три наиболее типичных уровня скоростей передачи данных - 64 кб/с, 2-10
Мб/с, 100 Мб/с и выше. Разработку аппаратно-программных систем сопровождения
образования целесообразно проводить, исходя из этих параметров, по-возможности,
избегая неперспективного первого уровня скоростей. На современном этапе развития
телекоммуникационных технологий для образования можно в качестве базовых составляющих определить следующие:
• распределённые каналы общего доступа (DialUp IP сервис);
• высокоскоростные магистрали, объёдиняющие академические серверные кластеры
в глобальную высокоскоростную академическую информационную структуру;
• серверный кластер как отдельный элемент, представляющий данный университет
или иное учреждение в информационной академической инфраструктуре.
В функционировании серверного кластера можно определить три направления:
• структурная база хранения мультимедийных информационных блоков;
• локальная поисковая система по формируемой базе информационных блоков с
подключением глобального поиска при запросе клиента;
• системы интерактивной взаимосвязи «учащийся – преподаватель» на уровне дискуссионных групп, аудио- и аудиографических конференций, интеллектуальных
систем тестирования знаний.
Наиболее удобным с точки зрения пользователя решением в разработке Webинтерфейсов для дистанционного обучения является использование последовательности http-обращений, организованных с учётом возможностей интерпретаторов свободно распространяемых броузеров. Разрабатываемые типы интерфейсов и устанавливаемые стандарты представления гипермедийных модулей должны быть ориентирова-
59
ны на низкоскоростные (узкополосные) режимы передачи данных и на работу как в
OnLine, так и в OffLine режимах с опциями зеркального копирования ресурсных
баз. Можно выделить следующие программные модули (примитивы) прикладных сетевых сервисов, из которых можно сконструировать оболочку сопровождения учебного курса:
• интерфейс загрузки информационных блоков в ресурсную базу, позволяющий
преподавателю проводить формирование исходной информационной системы гипермедийных модулей сопровождаемого курса;
• открытая база URL внешних ресурсов с системой контроля их доступности и происходящих изменений;
• база регистрации описаний ресурсов для ведения электронных каталогов;
• поисковая система с управляемой зоной поиска;
• Web-дискуссия для ограниченного числа участников;
• Web-форум под руководством преподавателя или создаваемый для конкретной рабочей группы;
• система контроля загрузки канала на уровне микрораспределения трафика и анализа сетевых протоколов;
• сервис защиты информации.
Некоторые примеры модульных конструкций, применяемых для синхронного
сопровождения стандартных учебных процедур, приведены в таблице.
Таблица 1.
Тип сопровождения
Коммуникационная элементная база
Лекция с удалённым управ- 1. Аудио-канал с узкой полосой передачи
лением
2. Мультимедийный канал (видео, графика, JAVA(Lecture_On_Line)
моделирование, OnLine эксперимент)
3. Текстовый канал обратной связи "студент-лектор"
OnLine cеминар
1. Интерфейс Web-дискуссии.
(Course_On_Line)
2. Информационная база URL.
3. Локальная поисковая система.
4. Глобальная поисковая система.
5. Авторизованная система тестирования выполнения
заданий.
Консультационная система 1. Интерфейс Web-дискуссии.
(Instructor_On_Line)
2. Поисковая система в базе дискуссии.
3. Выход на глобальные поисковые системы.
Открытая база регистрации 1. Регистрация URL
URL информационных мо- 2. Авторизация экспертов.
дулей.
3. Интерфейс авторизованного составления описаний.
(Data_On_Line)
4. Интерфейс редактирования описаний.
5. Локальная поисковая система с генерацией отчёта по
заголовкам описаний.
60
Виртуальный видеозал.
(ViDemoNet)
1. Аудио - Видео канал потокового типа.
2. Аудио -Видео канал пакетного типа.
3. Текстографический канал.
4. Система поиска в локальной базе.
5. Открытая система авторизованного дополнения и
редактирования элементов локальной базы.
6. Открытая система регистрации внешних ресурсов.
Виртуальный практикум 1. База URL JAVA Applet's..
Компьютерного моделиро- 2. Поисковая система в локальной картотеке описаний.
вания.
(ModelNet)
Виртуальный лингафонный 1. Аудио-канал OnLine и OutLine типа.
кабинет.
2. Текстовый канал, синхронизованный с аудио(LinguaNet)
потоком.
3. Интерактивная система тестирования.
По отчетным данным, находящимся в распоряжении ГНИИ ИТТ «Информика»
двухлетнее тестирование представления информации в научно-образовательной сети
МГУ им. М. В. Ломоносова на экспериментальном полигоне, включающем сети нескольких факультетов, позволило отобрать следующие стандарты:
• RealMedia – для представления прямого доступа к лекционному фонду по гуманитарному циклу дисциплин,
• RealMedia и MPEG3 – для аудио сопровождения системы изучения иностранного
языка (английского, немецкого, французского для российских учащихся и русского
для иностранцев),
• MPEG1 – для видеосопровождения различных учебных курсов,
• JAVA – терминалы для осуществления OnLine работы с экспериментальными системами (установками) удалённого доступа,
• PERL-управление для систем интерактивного тестирования и консультирования,
• PostgreSQL-Database как интегрирующая база учебных разработок МГУ
им. М. В. Ломоносова и других учебных заведений России.
Отбор стандартов представления информационных блоков необходимо проводить по критериям совместимости с различными типами аппаратной и программной
конфигурации рабочих станций клиентов в различных регионах России, типичными
скоростными режимами информационного обмена, возможностью создания автономных зеркальных копий или CD-аналогов информационных блоков, уровнем защиты
информации и прогнозом в развитии программного обеспечения.
Понятие: Виртуальные учебные и исследовательские лаборатории в проектах систем дистанционного обучения и творчества (по материалам ГНИИ ИТТ
«Информика»).
Комментарий: Серьезной проблемой при использовании дистанционного обучения (ДО) в инженерном образовании и в развитии творчества в дополнительном образовании является проведение учебных лабораторных и исследовательских поисковых работ. По существу, трудно представить себе полноценную подготовку специалиста по большинству инженерных специальностей без его ознакомления с реальными
физическими приборами и установками и получения навыков работы с ними, равно как
развитие современного сложного наукоемкого творчества без лабораторного исследовательского окружения. Речь может идти лишь о существенном уменьшении объема
часов, уделяемых традиционному виду обучения, за счет глубокого изучения студен-
61
том или школьником соответствующих физических процессов на базе виртуального
лабораторного практикума (ВЛП), основанного на моделях, достаточно полно отражающих изучаемые реальные процессы и явления. Витруальное моделирование различных процессов, явлений и функций также частично, но весьма продуктивно, может
поддерживать инженерное творчество в учреждениях дополнительного образования.
Перспективные направления создания ВЛП основаны на использовании сетевых
технологий. При этом возможны два варианта, когда ВЛП функционирует как сетевое
приложение, либо как локальное приложение, исполняемый код которого передается
клиенту с ftp-сервера соответствующего центра ДО. Создание приложений в виде Javaаплетов устраняет необходимость приобретения и инсталляции соответствующих приложений на каждой клиентской машине, обеспечивает платформно-независимый режим, позволяет легко поддерживать актуальное состояние приложения. Вместе с тем, в
ряде случаев возникает необходимость использования столь сложных математических
моделей реальных процессов, что создание Java-аплета оказывается нецелесообразным. В этих условиях в форме Java-аплета можно оформить лишь интерфейсную часть
приложения, предоставив тем самым возможность удаленному пользователю сформировать задание на моделирование. Последнее передается по сети на сервер приложений, выполняется там, и посредством Java-аплета пользователю возвращаются результаты моделирования.
В то же время в ряде случаев оказывается удобным размещение на файл-сервере
(сервере приложений) полной модели лабораторной установки с возможностью передачи ее по запросу на клиентскую машину (целиком либо помодульно). В последнем
случае выполнение программы осуществляется непосредственно на клиентской машине. Выбор того или иного варианта реализации ВЛП зависит от сложности модели,
пропускной способности канала доступа к Internet и реальной загрузки сети и в каждом
случае требует компромиссного выбора технологий. На основе подобных исследований в Центре дистанционного образования СПбГТУ созданы ВЛП по разделам курсов
"Цифровая обработка сигналов", «Теория передачи сигналов», учебные пособия по
курсу «Численные методы» и т.п.
Отдельным направлением в решении проблемы лабораторных практикумов является создание систем с сетевым удаленным доступом к реальным лабораторным установкам. В этом случае по существу речь идет не о виртуальном, а реальном практикуме распределенного типа с множественным двусторонним удаленным доступом к
управлению реальными физическими объектами, обеспечивающим в реальном масштабе времени получение на клиентском компьютере результатов воздействия на объект. Разумеется, такую, достаточно сложную технологию целесообразно использовать
лишь в случае доступа к уникальным установкам в рамках кооперации нескольких
университетов, в частности, при реализации концепции виртуального университета.
Универсальной инструментальной средой, позволяющей эффективно решить
задачу реализации удаленного доступа к уникальному лабораторному оборудованию,
является программно-аппаратное средство LabView фирмы National Instruments
(США).
Исследования в области создания ВЛП целесообразно сосредоточить в следующих направлениях:
• разработка инструментальной среды для реализации виртуальных лабораторных
работ, основанных на удаленном доступе к библиотекам моделей;
• обеспечение взаимодействия клиент-сервер в среде Internet для поддержки лабораторных практикумов, предусматривающих удаленный доступ к реальным объектам.
62
Понятие: Проектирование технологической поддержки разработки ПС,
стадии проектирования.
Комментарий: На этапе предварительного (эскизного) проектирования программных средств (ПС) уточняется его жизненный цикл и основные характеристики
проекта. Это позволяет селектировать базовый перечень стандартов и нормативных
документов, выделяя целесообразные для использования в профилях ЖЦ данного ПС,
провести их адаптацию для применения с учетом характеристик проекта, методологии
и технологии создания ПС, а также предполагаемых средств автоматизации проектирования и разработки комплекса программ. На этом этапе должны быть выбраны,
разработаны или приобретены нормативные документы, дополняющие базовые
стандарты ЖЦ ПС. Это осуществляется с целью полного определения и регламентирования набора профилей.
В уточненном плане реализации проекта ПС должны быть представлены ссылки
на состав и содержание документов каждого профиля, выделенные компоненты, параметры и ограничения, сформированные в процессе адаптации профиля ЖЦ данного
ПС. Для разработчиков и заказчиков ПС на этом этапе должен быть создан проект руководства по применению профилей на последующих этапах ЖЦ. В результате на этапе предварительного проектирования формируется проект адаптированного набора
профилей ЖЦ ПС. Кроме того, при предварительном проектировании следует выделить и, по возможности, применять основные требования и рекомендации базовых
нормативных документов формируемого проекта профиля ЖЦ ПС. Необходимо провести предварительное обучение разработчиков проекта ПС применению профилей
ЖЦ ПС и основным концепциям профилей для данного проекта. Основное внимание
следует обратить на версии базовых стандартов ISO 12207 и ISO 9000-3, при адаптации которых целесообразно привлекать будущих пользователей и заказчика ПС.
Детальное проектирование версии ПС и конкретизация обеспечения технологической поддержки последующей разработки ПС позволяет завершить и утвердить
адаптированные профили, поддерживающие ЖЦ ПС, а также руководства по их применению. Для обеспечения корректного применения каждого профиля должна быть
разработана и утверждена методика проверки и тестирования для установления степени соответствия комплекса программ утвержденному профилю ЖЦ ПС. В процессе
последующей разработки версии ПС необходим контроль выполнения требований и
рекомендаций утвержденного профиля, для чего этапы и работы создания ПС должны
сопровождаться указаниями на определенные положения профиля и методики проверки их выполнения. Содержание и рекомендации профилей ЖЦ ПС должны быть освоены специалистами, осуществляющими контроль их выполнения и тестирование
создаваемого комплекса программ.
Стадия разработки связана, прежде всего, с программированием и отладкой
компонентов приложений, которые создаются заново для данной ИС. Одновременно
создаются функциональные тесты. Для проверки выполнения приложениями заданных
функций и тесты представлены общие правила по номенклатуре, структуре и содержанию.
Таким образом, профили ЖЦ ПС должны служить верхним уровнем большой
иерархической системы стандартов и нормативных документов, регламентирующей и
конкретизирующей все этапы, работы и документы.
63
Понятие: Понятие о полном жизненном цикле БД и ИС в процессе проектирования и сопровождения. Основные этапы жизненного цикла.
Комментарий: Совокупность технических средств, программных средств и реализованного банка данных (БД) часто называют системой банка данных. Это определение в известном смысле переносится и на информационные системы (ИС), что позволяет рассматривать под единым углом зрения вопросы обеспечения полного жизненного цикла БД и ИС в процессе проектирования и сопровождения (эксплуатации,
диагностики и модернизаций). Таким образом, развитие системы банка данных во времени удобно рассматривать в рамках концепции ее жизненного цикла. В соответствии
с этой концепцией жизненный цикл системы банка данных делится на несколько
отдельных стадий и этапов работ, а именно:
1. Стадия технического задания, или стадия формулирования и анализа требований.
2. Стадия эскизного проектирования, или стадия концептуального проектирования.
3. Стадия технического проектирования, содержащая этапы проектирования реализации и физического проектирования банка данных.
4. Стадия рабочего проектирования, или стадия реализации банка данных, включающая этапы разработки и наполнения банка данных до некоторого заданного объема
данных, разработки программ и программной документации и испытания банка
данных.
5. Стадия внедрения.
6. Стадия промышленной эксплуатации и сопровождения, включающая этапы пополнения банка данных, его поддержки, модификации и адаптации, то есть включающая стадию продолжающейся разработки.
Рассмотрим жизненный цикл системы банка данных более подробно.
Техническое задание
Стадия технического задания является наиболее трудоемкой и длительной фазой процесса проектирования, но и наиболее важной. Основными задачами этой стадии
являются:
• постановка задачи;
• сбор исходных материалов;
• сбор требований, предъявляемых к содержанию и процессу обработки данных
всеми известными и потенциальными пользователями банка данных;
• анализ исходных материалов и требований;
• формулирование технического задания;
• согласование и утверждение технического задания;
• возможно, корректировки технического задания в процессе реализации проекта (по
необходимости).
Эскизное проектирование
Эскизное проектирование имеет целью построение независимой от СУБД информационной структуры банка данных на основе объединения информационных требований известных и потенциальных пользователей. Фактически эскизное проектирование является предварительной разработкой концептуальной структуры (схемы) банка данных, составляющей представление точки зрения пользователей на предметную
область и независимой ни от СУБД, ни от технических и программных средств. Применительно к широкому кругу ИС все эти компоненты также актуальны, поскольку БД
и средства управления базой являются важнейшей, решающей частью всей системы.
64
На стадии эскизного проектирования полезна быстрая разработка макета банка
данных в совокупности со средствами доступа к нему (пользовательский интерфейс).
Такой макет позволяет конкретным пользователям (заказчикам) качественно оценить
правильность заложенных в концептуальную структуру (схему) банка данных решений.
Стадия эскизного проектирования завершается разработкой, согласованием и
утверждением пояснительной записки к эскизному проекту.
Техническое проектирование
Стадия технического проектирования содержит этапы проектирования реализации и физического проектирования банка данных.
На этапе проектирования реализации разрабатывается структура банка данных, представляющая собой СУБД-ориентированное описание данных, или схему, или
модель данных, или логическую структуру данных, обычно выраженную в терминах
языка описания данных, определяющую единицы данных и задающую отношения между ними. На этом же этапе определяются набор возможных запросов к банку данных,
составляемых с использованием языка манипулирования данными, а также пользовательский интерфейс с банком данных.
На этапе физического проектирования банка данных определяются физические параметры банка данных в целом, составляющих его баз данных, таблиц, словарей, рубрикаторов и других элементов, а также единиц данных.
Стадия технического проектирования завершается разработкой, согласованием
и утверждением пояснительной записки к техническому проекту, содержащей подробное формализованное описание реализации системы банка данных и ее структуры
(схемы).
Рабочее проектирование
Стадия рабочего проектирования, или стадия реализации банка данных, включает этапы разработки и наполнения банка данных до некоторого заданного объема
данных, разработку программ и программной документации на основе подробного
формализованного описания реализации системы банка данных и ее структуры (схемы), выработанного на стадии технического проектирования, и испытания банка данных. В обязательный набор документов, выполняемых и согласуемых на этой стадии
проектирования входят инструкции пользователям, системным специалистам.
На стадии рабочего проектирования после разработки и наполнения банка данных обычно проводится его опытная эксплуатация, по результатам которой принимается решение о дальнейших мероприятиях по его доработкам, испытаниям, внедрению
и сопровождению.
Внедрение
На стадии внедрения банк данных передается в промышленную эксплуатацию.
В образовании разработка сначала апробируется в учебно-творческом и управленческом процессах в учреждении (подразделении) – заказчике, а затем передается на постоянную эксплуатацию в это учреждение, то есть внедряется в учебный, творческий и
управленческий процессы, что подтверждается двухсторонним актом сдачи-приемки
проекта и его внедрения, утверждаемым руководством организации-исполнителя проекта и учреждения-заказчика.
65
Промышленная эксплуатация и сопровождение
Стадия промышленной эксплуатации и сопровождения включает пополнение
банка данных, его поддержку, модификацию и адаптацию, анализ функционирования,
которые должны осуществляться в соответствии с требованиями, сформулированными
в эксплуатационной документации, разработанной на стадии рабочего проектирования.
Пожалуй, наиважнейшей работой на этой стадии является анализ функционирования
банка данных, позволяющий выявлять его узкие места и на основе такого анализа вносить соответствующие изменения в банк данных, его интерфейсы и т.д.
Поддержка банка данных должна обеспечивать его целостность, эффективное
восстановление после сбоев, безопасность, своевременное обновление и актуализацию
данных и в полной мере отвечать интересам и возможностям заказчика в корпоративном отношении. Так, в образовании поддержка должна производиться в пределах
функциональных возможностей самих работников образования и многочисленных
учащихся с полным учетом специфики и направленности образовательных технологий.
Понятие: Основные требования, предъявляемые к проектируемым информационно-вычислительным (информационным) системам в образовании.
Комментарий (по материалам комплексного межведомственного проекта
«НСКТ НВШ» ГНИИ ИТТ «Информика»): Анализ современных достижений и тенденций развития в данной области, а также результаты первого этапа реализации комплексной межведомственной программы (головное учреждение ГНИИ ИТТ «Информика», директор проф. А.Н.Тихонов) позволили сформулировать следующие основные
требования, предъявляемые к информационно-вычислительным (информационным)
системам, проектируемым и эксплуатируемым в образовании и науке:
• способность информационных систем функционировать в условиях предметной и
аппаратно-программной неоднородности, распределенности и автономности информационных ресурсов;
• обеспечение интероперабельности, повторного использования неоднородных информационных ресурсов в разнообразных применениях;
• возможность объединения информационных систем в более сложные, интегрированные образования, основанные на интероперабельном взаимодействии компонентов;
• признание реинженерии, реконструкции информационных систем как непрерывного процесса формирования, уточнения требований, конструирования и оптимизации;
• осуществление миграции унаследованных информационных систем в новые системы, соответствующие новым требованиям и технологии при сохранении их интероперабельности;
• обеспечение более длительного жизненного цикла систем.
При этом система распределенных информационных и вычислительных ресурсов любого уровня должна характеризоваться:
- высокой степенью достоверности, непротиворечивости, целостности и минимальной избыточностью создаваемых баз данных;
- однородностью технических средств на каждом из иерархических уровней технического обеспечения (уровни высокопроизводительных суперкомпьютеров, рабочих станций, персональных компьютеров и т.п.);
- унифицированными эффективными механизмами поиска информации в системе
баз данных и информационных ресурсов;
- ориентацией на широкое использование международных стандартов в области открытых систем;
66
-
реализацией идей объектно-ориентированного подхода к программированию для
организации информационных интерфейсов;
- ориентацией на современные системы телекоммуникаций и сетевые информационные технологии;
- использованием типовых решений по организации аппаратных и программных
комплексов на уровне вуза и региона;
- максимально широким использованием свободно распространяемого через Интернет программного обеспечения для организации сетевых информационных систем;
- выбором средств, для которых характерна внутренняя и международная интегрируемость всех программных компонент;
- внутренней интеграцией программно-методических комплексов, обеспечивающей
высокую степень их универсальности, что достигается четким разделением комплексов на инвариантную к предметным областям и прикладную (сменную) части.
Система распределенных информационных и вычислительных ресурсов любого
уровня должна включать:
- информационно-логические модели;
- автоматизированные базы и банки данных и знаний;
- коллективные вычислительные ресурсы;
- информационно-сервисные службы (службу e-mail, службу FTP, сетевой удаленный доступ к информационным и вычислительным ресурсам TELNET и т.п.);
- автоматизированные системы управления, обучения и контроля;
- автоматизированные системы научных исследований и САПР;
- обеспечивающий
комплекс
(аппаратно-программное,
информационнолингвистическое, правовое и технологическое обеспечение).
Перечисленные выше требования могут быть выполнены при условии регламентации среды информационно-вычислительных систем и баз данных, основных
стандартов, рекомендуемых для достижения открытости систем и их интероперабельности в рамках различных применений, уровня предоставляемых для пользователей
спецификаций и уровня применяемых средств проектирования.
Понятие: Модель проектируемой информационной системы; состав и
структура банка данных (на конкретном примере).
Комментарий: На приведенном ниже рисунке в качестве конкретного примера
представлена структурная схема (архитектура) системы банка данных Cicero, включающая в качестве элементов используемые (использующиеся) в нем технические (аппаратные) и программные средства. Этот банк данных создан в составе проекта дипломника МИРЭА (впоследствии сортудника ЦНИТ МИРЭА-МГДД(Ю)Т) И.А.Лысых
по заказу одной из банковской структур и, следовательно, предназначен для сбора,
обобщения и анализа больших массивов статистической информации бизнескоммерческого характера.
Система банка данных Cicero (согласно материалам проекта И.Лысых) составляется из следующих основных компонентов:
¾ сервера Sun Ultra Enterprise 150 с операционной системой Solaris 2.5.1 и СУБД
INFORMIX 9.12, являющегося "сердцем" системы и хранилищем данных;
¾ сервера FireWall на базе ПК IBM PC с OS UNIX (Linux), обеспечивающего безопасность системы;
¾ рабочих станций пользователей на базе ПК IBM PC с MS Windows 95, являющихся
основными инструментами общения с банком данных Cicero и управления им;
67
¾ инструментальных рабочих станций разработчиков ПО на базе ПК IBM PC с MS
Windows 95, являющихся основными инструментами создания и сопровождения
системы управления банком данных Cicero;
¾ сети TCP/IP.
В предлагаемом варианте интранет рабочие станции могут быть подключены к
серверу непосредственно через локальную сеть TCP/IP, либо через модемы, провайдеров услуг Интернет (ISP) и собственно Интернет, если рабочие станции физически
удалены от корпоративной сети. Возможен и третий вариант подключения рабочих
станций к сети, который не показан на рисунке, - соединение по протоколу "point-topoint" (PPP) через модемы и телефонные линии.
68
Netscape
Enterprise
Server
Netscape
LiveWire
Developer's SDK
Web DataBlade Module
INFORMIX Universal Server
Sun OS Solaris 2.5.1
ПО серверов FireWall и Proxy
Сервер
Sun Ultra Enterprise
Сервер
FireWall
Free BSD UNIX или Linux
Консоль сервера Sun
Internet
ISP
Модем
Сеть TCP/IP
Рабочая станция пользовате-
Пользователи
Рабочая станция пользова-
Модем
ISP
ISP
MS Windows NT (98/95)
Netscape
Communicator
MS
Office
97
4.04
MS
Internet
Explorer 4.0
Adobe
PM
6.5
CInfoCast
(вариант
2)
Модем
Инструментальная рабочая станция разработчика
CInfoCast
(вариант
Инструментальная рабочая станция разработчика
Borland C++ Builder 3.0 client/server
MS Windows NT (98/95)
DbAdmin Kit
DDW Site Manager
Informix Connect
DDW AppPage Editor
Find Error
SQL Editor 2.0
MS Office 97
Adobe PM 6.5
CorelDRAW 7.0
Macromedia Dreamweaver 2.0 HTML Editor
Netscape Communicator 4.5
Allaire Homesite 4.0 HTML Editor
MS Internet Explorer 4.0
Рис. 1.
69
Сервер Sun Ultra Enterprise 150
Сервер Enterprise 150 в "башенном" корпусе предлагает полное, надежное и высокопроизводительное решение для сетевого сервера с высокой системной пропускной
способностью и развитыми возможностями сетевого сервера и сервера приложений,
требуемыми сегодняшними загруженными рабочими группами.
Enterprise 150 легко интегрируется в неоднородную среду и обеспечивает высокую производительность, необходимую для таких приложений, как Интернет, Интранет и такие базы данных, как Oracle, Informix, Sybase.
С помощью Enterprise 150 легко управлять и взаимодействовать с любым ПКклиентом, который может иметь быстрый доступ к приложениям, периферийным устройствам и сети, интегрированным данным сервером.
Enterprise 150 работает в операционной среде Solaris, ведущим в отрасли UNIX
решением, с более 10 000 доступными на сегодняшний день приложениями. Обладая
свойствами высокой устойчивости, масштабируемости и защищенностью, Enterprise
150 поставляется с программным обеспечением Solstice AdminSuite, Solstice DiskSuite
и Solstice Backup, обеспечивающим лучшие в отрасли средства сетевого управления.
Являющийся одним из лидеров в удовлетворении запросов пользователей,
SunService обеспечивает поддержку в соответствии с одной из сервисных программ, а
также особую поддержку критически важных приложений и консультации экспертов
по информационным технологиям.
Технические характеристики
Таблица 2.
Характеристика
 Количество процессоров
 Кэш данных с прямым
отображением
 Внешний кэш
 Связь процессор-память
 ОЗУ
Процессор
 Архитектура

Управление памятью
Стандартные интерфейсы
 Последовательный
Значение
1
32 КБ
512 КБ
UltraSPARC-1
64*2=128 МБ
Суперскалярный SPARC Version
9. UltraSPARC 167 МГц, V9 архитектура 64-разрядный RISC
MMU с 64 I-TLB элементами и 64
D-TLB элементами, 8192 аппаратно поддерживаемых контекстов
Один стандартный разъем
(RS-423/RS-232)
 Параллельный
Один Centronix-совместимый (DB25)
 Sbus
Два доступных разъема
 Флопповод
Один 3.5", совместимый с MS
DOS/IBM
 AUI
Один (DB-15)
 Порт клавиатуры и мы- Один на систему
ши
Примечание
Возможность
расширения
512 МБ
до
70
Характеристика
 Ethernet
 Аудио-порты

Значение
Примечание
Витая пара (10-BaseT и 100-BaseT)
Наушники, линейный выход, линейный вход, микрофоны
20 МБ/с Fast/Wide SCSI
SCSI
Дисковая память системы
 Системный диск
2*4 ГБ = 8 ГБ
2.1
ГБ
форматированный
(1.0*3.5")
 Дисковые отсеки
12 2.1 ГБ SCSI приводов "горячей
замены", 1.0*3.5", 7200 RPM, до
25,2 внутренней дисковой памяти
 Максимальный
объем 349.2 ГБ
дисковой памяти
 CD-ROM
Один четырехскоростной SCSI 644
МБ
 Ленточное устройство
Дополнительное 4-мм устройство
резервного копирования
Возможности для консоли
 Монитор
17", цветной, 16V, 1152*900
Расширения
Sbus
стандарта SunFastEthernet™,
SunATM™,
SBus Quad Ethernet Controller
Differential Fast/Wide Intelligent
SCSI-2 Sbus (DWIS/S),
Single-ended Fast/Wide Intelligent
SCSI-2 Sbus (SWIS/S) host adaptor,
HSI,
Token Ring,
FDDI,
Fast SCSI-2/Buffered Ethernet,
Fast Differential SCSI-2/Buffered
Ethernet,
контроллер
последовательных/параллельных портов,
волоконнооптический ISDN и
ATM
Рабочая среда
 Напряжение переменно- 100-240 В, 47-63 Гц, 3.2 А
го тока
 В работающем состоя- От 10 ºC до 40 ºC, от 20% до 80%
нии
относительной влажности, без
конденсации
 В неработающем состоя- От –20 ºC до 60 ºC, от 20% до 80%
нии
относительной влажности, без
конденсации
Стандартно - 2.1
ГБ
форматированный (1.0*3.5")
Подключено
2
диска по 3.76 ГБ
Требуется графический адаптер
71
Характеристика
Значение
 Уровень шума при рабо- 6.5 белл
те

Уровень шума в про- 6.5 белл
стаивающем состоянии

Регулирующие правила
Примечание
Объявленные
шумовые характеристики соответствуют стандарту ISO 9296,
измерены при 23?
C
Объявленные
шумовые характеристики соответствуют стандарту ISO 9296,
измерены при 23?
C
Соответствуют
или превосходят
уровень следующих требований
Безопасность
UL 1950, CSA 950, TUV EN 60950
EMKO-TSE 207 Северные отклонения (Nordic Deviations) CB
Scheme с Северными отклонениями
 ЭМС
FCC Class B, VCCI Class 2 CISPR
22 Class B, CSA C108.8 Class B,
CE Mark
 Защита от воздействия EN 50082-1
рентгеновского излучения
DHHS 21 Subchapter J; PTB German X-ray Decree
Размеры и масса
 Высота
57.45 см
 Ширина
26.39 см
 Толщина
68.53 см
 Масса
61.43 кг
Есть возможность
Модернизация
модернизации
Таблица 3.
Программное обеспечение сервера
Solaris 2.5.1
Операционная среда
В поставке нет
Языки программирова- C, C++, FORTRAN, Cobol
ния
ONC+TM, TCP/IP, DCE, NetWare
Сетевая поддержка
Оконная система
OpenWindows™ или дополнительная среда CDE
Система управления
Семейства продуктов Solstice™ и
SolarNet™. Прилагаются Solstice
Jumpstart™, Solstice Admin Suite,
72
Solstice DiskSuite™ и Solstice
Backup (односерверный вариант)
Netscape Enterprise Server
Web сервер, отвечающий всем современным требованиям.
Netscape LiveWire
LiveWare позволяет создавать приложения клиент-сервер, предназначенные для
работы в Интернет, а также обеспечивает создание динамических HTML страниц с помощью языка программирования JavaScript.
LiveWare состоит из трех главных компонентов:
Site Manager и компилятор LiveWire
LiveWire-расширение сервера
Netscape Navigator Gold
Site Manager является главным графическим интерфейсом для разработчиков
приложений LiveWire и Web-мастеров. Он предоставляет множество шаблонов для
создания новых Web-узлов, позволяя быстро создавать скелет для содержимого Webузла, визуальный интерфейс drag-and-drop для управления Web-узлами, поддерживающий автоматическое управление гиперссылками между документами Web-узла,
графический интерфейс для компиляции приложений LiveWire.
Компилятор LiveWire позволяет создавать приложения LiveWire, имеющие
встроенные в HTML предложения на языке JavaScript.
LiveWire-расширение сервера совместно с сервером Netscape выполняет пртложения, создающие интерактивные Web-страницы. Это расширение встраивается в серверы Netscape начиная с версии 2.0. LiveWire-расширение сервера предоставляет объектную основу для разработки серверных приложений, а также менеждер приложений
для добавления, модификации, запуска, остановки и удаления приложений.
Netscape Navigator Gold является изданием Netscape Navigator, которое обеспечивает интерфейс WYSIWYG ("what you see is what you get") для создания и редактирования HTML-страниц, включая возможность редактирования предложений
JavaScript, встроенных в HTML.
Кроме перечисленного множество LiveWire содержит еще два компонента SQL сервер базы данных и генератор отчетов Crystal Reports, и эти два компонента
имеют самостоятельные комплекты документации.
Формат приведенного проектного решения позволяет отнести его к стадии эскизного проектирования полного жизненного цикла БД и ИС.
Понятие: Жизненный цикл сложных технических и информационных систем (детально).
Комментарий: С развитием науки и техники появляется информация, позволяющая применять новые технические и интеллектуальные решения, находящие свое
отражение в современных сложных технических и информационных системах (ИС).
На эволюцию сложных систем оказывает влияние и другой ряд факторов (формирование потребностей, степень риска, организация исследовательских и конструкторских
работ и другие). Эти обстоятельства обусловливают необходимость детального исследования содержания основных этапов жизненного цикла технической (информационной) системы и разработки соответствующего аналитического аппарата для моделирования и прогнозирования его длительности. Типовой жизненный цикл технических систем включает:
А. Исследования и обоснование разработки.
А.1. Проработки заказчика, исполнителей работ по созданию изделий:
73
формирование исходных требований, разработка заявок, тематических карточек
на выполнение НИР (научно-исследовательских работ), аванпроекта, ОКР (опытноконструкторских работ) заказчиком и рассмотрение их исполнителями работ;
разработка и выдача технических требований (ТТ) и технических заданий
(ТЗ) на выполнение НИР, аванпроекта, ОКР по созданию образцов, систем (комплексов), их составных частей;
А.2. НИР по созданию изделий:
• выбор направления исследований: теоретические и экспериментальные исследования;
• обобщение и оценка результатов исследований;
• рассмотрение, утверждение и выдача ТЗ на выполнение НИР и ОКР.
А.3. Разработка (выполнение) аванпроекта:
• обоснование возможности и целесообразности разработки образцов, систем (комплексов); теоретические и экспериментальные исследования;
• обобщение и оценка результатов обоснования, исследования;
• приемка аванпроекта.
Б. Разработка.
Б.1. ОКР по созданию изделий:
• разработка эскизного проекта ОКР;
• разработка технического проекта ОКР;
• разработка рабочей конструкторской документации (РКД) для изготовления
составной части образца или опытного образца (опытной партии);
• изготовление опытного образца (опытной партии), опытной составной части образца и проведение предварительных испытаний;
• проведение приемочных испытаний опытного образца (опытной партии);
• корректировка РКД и доработка опытного образца;
• утверждение РКД.
В. Производство.
В.1. Постановка на производство:
подготовка производства; освоение производства.
В.2. Серийное производство (в случае воспроизводства системы в Nэкземплярах):
изготовление и приемка изделий серийного производства;
испытания и приемка изделий серийного производства.
В.3. Строительство, монтаж, сборка и наладка (по необходимости);
сборка и наладка изделий, поставляемых получателю заказчика в разобранном
виде;
строительство объектов, сооружений, монтаж и наладка изделий, требующих
выполнения работ на месте эксплуатации, в том числе отладка программного продукта.
В.4. Поставка:
• отправление изделий заказчику (потребителю);
• транспортирование (перевозка) к месту назначения;
• приемка изделий потребителями, проверка количества, качества и комплектности.
В.5. Снятие с производства:
• обоснование целесообразности, подготовка и утверждение документов о снятии
изделий с производства;
• сохранение специального технологического оснащения, подлинников РКД, ТД,
НТД, обеспечение ЗИП изделий, снятых с производства и находящихся в эксплуатации.
74
Г. Эксплуатация.
Г.1. Приемка (ввод) в эксплуатацию (ввод в эксплуатацию, приемка, проверка
количества, качества и комплектности).
Г.2. Техническая штатная опытная, подконтрольная, лидерная эксплуатация:
• приведение в готовность;
• поддержание в готовности;
• использование по назначению, хранение (кратковременное, длительное) при эксплуатации;
• транспортирование при эксплуатации.
Г.3. Прекращение эксплуатации:
• снятие с эксплуатации; списание (передача, утилизация, уничтожение).
Д. Капитальный ремонт (для капитально ремонтируемых изделий), модернизация и сопряжение с другими вновь вводимыми системами.
Д.1. Разработка ремонтной (здесь и далее включая документы по модернизации
и новым сопряжениям, например, сетевым) документации:
• разработка ремонтных документов (конструкторских, программных и технологических) для опытного ремонта и модернизаций;
• проведение опытного ремонта или модернизаций одного или нескольких изделий,
их испытания и корректировка ремонтных документов по результатам опытного
ремонта и испытаний;
• распространение на партию опытного ремонта, их испытания; корректировка и утверждение ремонтных документов по результатам опытного ремонта установленной партии изделий и испытаний.
Д.2. Постановка на ремонтное производство, модернизации и новые сопряжения:
• подготовка ремонтного производства и модернизаций;
• освоение ремонтного производства и модернизаций.
Д.3. Серийное ремонтное производство и модернизации (в случае серийного
воспроизводства):
• ремонт изделий;
• испытания и приемка изделий ремонтного производства.
Д.4. Поставка из ремонта и модернизаций:
• отправление изделий получателю заказчика; транспортирование к месту назначения.
Д.5. Снятие с ремонтного производства:
• обоснование целесообразности, подготовка и утверждение документов о снятии
изделий с ремонтного производства;
• сохранение специального технологического оснащения, подлинников ремонтной
документации.
Д.6. Ликвидация технической (информационной) системы.
На первый взгляд, приведенный перечень этапов полного жизненного цикла
вполне относится к сложным техническим системам (например, к системам числового
программного управления металлорежущими станками), но мало приемлем для ИС в
образовании, когда речь идет о ремонтах системы, снятии с производства, серийности
выпуска и тому подобное. Однако, это только на первый взгляд. Нельзя забывать, что
современные информационные системы, в том числе в образовании, представляют
комплексную совокупность программных, информационно-ресурсных и сложных многокомпонентных технических средств, которые только в комплексе надо исследовать,
75
моделировать, проектировать, производить, отлаживать, внедрять, эксплуатировать,
модернизировать и изымать из употребления. Даже традиционное и неизбежное со
временем улучшение программного обеспечения ИС влечет за собой те или иные аппаратные улучшения (апгрейд), хотя далеко не всегда модернизации требуют вывоза
техники и поставки ее назад. А вот корректировка всей проектной, паспортной документации, входящих в нее инструкций – процесс совершенно необходимый. ИС в образовании едва ли функционируют в отрыве от многих других ИС. Тому пример неизбежная связь с мировой распределенной информационной системой Интернет. Следовательно, наряду с ремонтами и модернизациями ИС в образовании время от времени
претерпевают доводку в части сопряжения с иными информационными и техническими системами. Что до тиражируемости и производства в нескольких экземплярах, то
для ИС обучающего назначения (ИС дистанционного обучения) это вполне возможно,
хотя и не в принятом в технике смысле серийного производства. Таким образом, весь
приведенный перечень этапов обеспечения полного жизненного цикла сложных технических систем в равной мере соотносится и к ИС образования с учетом, разумеется,
некоторой специфики указанных ИС.
Понятие: Модели жизненного цикла сложных ИС.
Комментарий: Модели жизненного цикла сложных ИС - определяют их архитектуру и структуру компонентов, регламентируют конкретные функции, интерфейсы
и протоколы взаимодействия и форматы обмена данными как между компонентами
данной ИС, в частности, интерфейсы между прикладными программами и средой ИС,
так и между данной ИС и внешней для нее средой.
Международные стандарты, устанавливающие стадии и этапы ЖЦ информационных систем и информации баз данных, по состоянию на 1998г отсутствовали. Cоздание, сопровождение и развитие прикладных программных средств для современных
ИС в этих стандартах были отражены недостаточно, а отдельные их положения устарели с точки зрения построения современных распределенных прикладных программ в
системах обработки данных с архитектурой клиент-сервер. Последнее обстоятельство
особенно важно для расширения применения открытых систем.
В качестве основы для решения этой задачи целесообразно использовать стандарт ISO 12207:1995 - Информационная технология. Процессы жизненного цикла программного обеспечения, имея в виду его адаптацию к характеристикам и условиям выполнения конкретных проектов. При этом для детализации нормативных требований к
отдельным процессам ЖЦ, этапам, работам и документам, следует использовать приемлемые положения других международных стандартов или национальных стандартов
стран, лидирующих в области применения информационных технологий, в частности США. В результате должны создаваться комплексы нормативных и методических документов, регламентирующих процессы, этапы, работы и документы применительно к каждому конкретному проекту прикладного программного обеспечения ИС.
Жизненный цикл программных средств отражается набором этапов, частных
работ и операций в последовательности их выполнения и взаимосвязи, регламентирующих ведения разработки на всех стадиях от подготовки технического задания (ТЗ)
до завершения испытаний ряда версий и окончания эксплуатации ПС. Жизненный
цикл включает описания исходной информации, способов и методов выполнения операций и работ, устанавливает требования к результатам и правилам их контроля, а
также определяет содержание технологических и программных документов. Он определяет организационную структуру коллектива, обеспечивает распределение и планирование работ, а также контроль за ходом разработки.
Повышение эффективности разработки и ЖЦ ПС в целом достигается за счет:
76
•
•
•
регламентации порядка проведения работ;
автоматизации этапов и операции;
рационального разделения труда между специалистами разной квалификации и
проблемной ориентации применяемой технологии.
Наибольшее число современных моделей ЖЦ ориентировано на сложные, критические ПС обработки информации и управления в реальном времени. К таким ПС
предъявляются наиболее высокие требования к качеству функционирования, они создаются большими коллективами специалистов в течение длительного времени. Значительное внимание в публикациях уделяется моделям ЖЦ информационных систем обработки больших потоков данных в сфере организации и управления народным хозяйством. Для ПС этого класса характерны использование типовых систем управления базами данных, активный интерфейс со многими пользователями, относительно небольшой объем оригинальных программных разработок и широкое применение повторно
используемых компонентов. В ЖЦ ПС этого класса преобладают затраты на проектирование и могут значительно сокращаться на разработку оригинальных программных
компонентов и их комплексирование в системе.
Модели жизненного цикла ПС несколько отличаются терминологией и графическим представлением этапов и их взаимодействия. Почти во всех моделях отражен
ряд базовых этапов, к которым присоединяются или из которых выделяются другие
этапы, характеризующиеся менее четкими целями. В некоторых моделях выделяются
процессы организации и управления жизненным циклом ПС, а также интегральные
процессы технологической поддержки и обеспечения качества реализации функций
ПС и их развития.
Графическое представление моделей ЖЦ позволяет наглядно выделить их особенности и некоторые свойства процессов. Первоначально была создана каскадная модель ЖЦ, в которой крупные этапы (в среднем около 8-10) располагались, последовательно снижаясь, символически представляя переливание результатов работ предшествующих этапов на следующие за ними. Между этапами имелись обратные связи, которые отображали итерационный процесс совершенствования и повышения качества ПС.
Опубликовано множество разновидностей каскадной модели, различающихся числом и
группированием процессов. Каскадная модель пока остается наиболее распространенной.
Рис.2. Каскадная схема разработки ПО.
В большинстве опубликованных моделей ЖЦ ПС детализация ограничивается
8-10 крупными этапами. Для практического применения моделей при реальном планировании и управлении проектами необходима более подробная информация о содержании процессов. В подобных описаниях должны быть представлены исходные дан-
77
ные, содержание частных работ и ожидаемые результаты их выполнения, а также
структура и содержание документов, сопутствующих их реализации. Обычно такая детализация на 50-100 частных работ производится при формировании технологии и
средств поддержки разработки, сопровождения и эксплуатации конкретных ПС фирмами-разработчиками.
Понятие: Стандарты жизненного цикла сложных программных средств.
Комментарий: Стандарты ЖЦ ПС - непосредственные директивные, руководящие или как рекомендательные документы, а также как организационная база при создании средств автоматизации соответствующих технологических этапов или процессов.
Подобная стандартизация процессов отражается не только на их техникоэкономических показателях, но и, что особенно важно, на качестве создаваемых ПС.
Качество программ тесно связано с методами и технологией их разработки, поэтому
важной группой стандартов в этой области являются стандарты по обеспечению качества ПС.
В стандартах ЖЦ ПС обобщаются опыт и результаты исследований множества
специалистов и рекомендуются наиболее эффективные современные методы и процессы. В результате таких обобщений отрабатываются технологические процессы и приемы разработки, а также методическая база для их автоматизации. Это способствует повышению качества ПС и снижению затрат на их создание. К жизненному циклу, технологии проектирования и применению ПС можно отнести широкий спектр стандартов, включающих операционные системы, языки программирования, интерфейсы с
внешней средой, графику и т.п. Однако, в данном случае целесообразно ограничиться
выделением стандартов, непосредственно поддерживающих планирование и управление технологическими процессами проектирования, разработки и сопровождения
ПС.
78
Рис. 3. Обобщенная модель жизненного цикла программных средств
Наиболее полно ЖЦ, технология разработки и обеспечения качества сложных
программных средств отражены в стандартах ISO.
Понятие: Стандарт ISO 12207:1995
Комментарий: Архитектура жизненного цикла программных средств (ЖЦ ПС)
в стандарте ISO базируется на трех крупных компонентах:
• основы жизненного цикла ПС и определяющие работы;
• процессы и работы, поддерживающие жизненный цикл ПС;
• организация и управление жизненным циклом ПС.
Стандарт состоит из семи разделов и четырех приложений.
Разделы 1-4 являются вводными. В первом разделе сформулированы цели стандарта, области его применения, подчеркнуты его гибкость и ограничения при использовании. В разделе 2 приведены нормативные ссылки на некоторые общие стандарты,
поддерживающие разработку и качество ПС, а также терминологию. В 3-м разделе
раскрыты основные термины, используемые в дальнейшем. Общая структура разделов
5-7 и их краткое содержание изложены в разделе 4. Последующие - 5,6,7 разделы стандарта состоят из ряда подразделов, в которых подробно раскрывается содержание каждой работы и комментируются особенности их выполнения. Такие комментарии каж-
79
дого подраздела состоят в среднем из 3-6 процессов - работ. Общее число работ и комментариев к ним в стандарте свыше 200.
Основные работы по подготовке, разработке, эксплуатации и сопровождению
программных средств изложены в разделе 5. Процесс приобретения или подготовки к
созданию ПС (5.1) отражается 23 работами и начинается с инициализации проекта,
анализа концепции, анализа рынка продуктов, выработки требований и состава поддерживающих документов, создания предварительного плана действий. Далее анализируются предложения возможных исполнителей на разработку и подготавливается
проект контракта. Организуется отслеживание разработки, ее приемки и завершения. В
подразделе 5.2. детализируются 23 процесса организации последующей подготовки к
поставке ПС. Оцениваются отклики фирм на предложение по созданию проекта, заключается контракт, планируется жизненный цикл, организуются поддержка разработки отчетами и обеспечение развития, а также процессы сдачи и завершения проекта,
тестирование компонентов, документирование. Однако и на этих этапах некоторые
стандарты не подняты до уровня международных и остаются национальными (ANSI,
IEEE). Также национальными остаются зарубежные стандарты по управлению качеством, конфигурацией и ряд других. Большая группа международных стандартов направлена на обеспечение качества информационных технологии и программных
средств, как одного из видов изделии проектирования и разработки. Эта группа стандартов особенно важна на этапах испытаний и сертификации, а также при организации
всего технологического процесса, обеспечивающего ЖЦ сложных комплексов программ высокого качества.
Наиболее обеспечены стандартами рутинные этапы программирования компонентов и документирования ПС. По состоянию на 1998 г отсутствуют детальные стандарты для самых творческих этапов системного анализа, предварительного и детального проектирования, на которых доля творческих работ превышает 80%, а технические
работы определяются фирменными инструкциями для применяемых средств автоматизации. Также велик уровень творческого труда (70-80%) на этапах интеграции, комплексной отладки и испытаний ПС. В этой области степень стандартизации по состоянию на 1998г не превышала 50% и в значительной степени покрывалась общими
положениями стандартов на ЖЦ ПС. Таким образом, стандартизированы работы, выполняемые большим числом специалистов относительно невысокой квалификации, и
почти не стандартизированы особо сложные творческие работы, требующие наивысшей квалификации специалистов.
Понятие: Математические модели длительности полного жизненного цикла сложных технических и информационных систем в образовании. Идеализированные и развитые модернизированные схемы экспоненциального распределения.
Комментарий: Как в сложных технических системах, так и в достаточно развитых ИС образования для оценки длительности полного жизненного цикла используют
соответствующие математические модели. Традиционные модели оценки длительности жизненного цикла в своей основе имеют идеализированную схему (экспоненциальное распределение)
(
∫ Τ
жц
)= λ e
− λ Τ жц
,
(1)
80
где 2 = 7^ — величина обратная средней длительности жизненного цикла.
Соотношению (1) соответствует пуассоновский поток событий.
Следует заметить, что эта закономерность наблюдается при эволюции технических систем повышенной сложности и стоимости уникальных систем и некоторых
сложных и дорогостоящих технологий (например, технологий нефтехимии). Однако
предположение о постоянстве параметра λ неприемно для широкого класса технических и особенно информационных систем, что обуславливает необходимость постулирования некоторых дополнительных предположений о вариации этого параметра.
Модификация универсальной зависимости (1) может осуществляться в двух направлениях, в одном из них можно считать, что параметр имеет детерминированную
тенденцию изменения во времени. Более правдоподобно считать параметр λ случайной
величиной с плотностью вероятности f(λ).
∫ (t
)= ∫
∞
0
− λt
λe
∫ (λ )d λ
(2)
Тогда, в простейшем случае вариация параметра λ имеет гамма-распределение
∫ (t
)=
1
⋅ ρ
Г (к )
⋅ λ
к
κ =
к − 1
⋅ e
− p λ
(3)
,
λ2
s2
где k- параметр формы,
p=
λ =
р — параметр
1
N
λ
s2
;
n
∑λ
i =1
1
масштаба,
Т(жц) - средняя длительность жизненного цикла i-го типа технической (информационной) системы
1
T ( жц
λ1 =
)
λ , λ = λ0
p = k
Основным достоинством распределения (3) является его гибкость, поскольку
оно содержит два подгоночных параметра.
Можно показать, что приняв получим
∞
∫ (T
жц
) =
∫
0
λ e
− λ t
жц
⎛ k
1
⎜
Г ( k ) ⎜⎝ k 0
⎞
⎟⎟
⎠
k
λ
л −1
e
− λ k
0
λ
0
d λ
.
Определив интеграл, найдем плотность вероятности сложно-экспоненциального
распределения
81
∫ (Т
жц
⎛ k
⎜⎜
⎝ k 0
) =
⎞
⎟⎟
⎠
k
⎛ k
k ⎜⎜
⎝ λ 0
+ T
жц
⎞
⎟⎟
⎠
− k − 1
и интегральный закон распределения
⎛ k
k ⎜⎜
⎝ λ 0
T
F (T
жц
) =
жц
∫
⎛ k
⎜⎜
+ T
⎝ λ 0
жц
k
⎞
⎟⎟
⎠
dT
л + 1
⎛ k
⎜⎜
⎝ λ 0
0
= 1 −
⎞
⎟⎟
⎠
⎛ k
⎜⎜
+ T
λ
0
⎝
⎞
⎟⎟
⎠
жц
(4)
k
жц
=
⎞
⎟⎟
⎠
k
Это одна из модификаций распределения Парето. Его дисперсия превышает
дисперсию того предельного экспоненциального распределения, к которому оно сходится при некоторых дополнительных условиях. Не останавливаясь здесь подробнее на
довольно сложной оценке этих условий ограничимся утверждением, что в основном
указанные условия достаточно полно соотносятся к специфике многомодульных информационных систем в образовании с выраженным достаточно устойчивым информационным ядром, отражающим предметную область изучения и рассеянным, изменчивым, многомодульным, слабо детерминированным информационным окружением
этого ядра.
k →∞
Тогда, приняв для ИС образования такое развитие модели полного жизненного
цикла ИС за генеральное, можно считать, что параметр интенсивности экспоненциального распределения может иметь тенденцию изменения во времени, которая может
быть описана каким-либо уравнением тренда.
В этом случае интенсивность определяется двумя составляющими: константой
α , не зависящей от длительности жизненного цикла сложной многомодульной технической или информационной системы, и слагаемым, экспоненциально растущим с
«возрастом» λ0 ,
λ = α + be
λ 0Т
жц
(5)
Эта функция, постоянные которой а, b, и определяются статистическим путем
на основе известных алгоритмов (например, методом трех сумм или методом трех точек), имеет горизонтальную асимптоту, равную а. Ее график стремится к асимптоте
при T жц → ∞ , но никогда ее не пересекает.
∫ (t ) = λe
− λt жц
Параметр b равен разности между ординатой кривой и асимптотой. Подставляя
выражение (5) в исходную зависимость получим
82
⎫
⎧
b
∫ (Т жц ) = [a + b exp(λ0Tжц )]exp⎨− aTжц − [exp(λ0Tжц − 1)]⎬
λ0
⎭
⎩
(6)
Это дифференциальный закон распределения Гомперца-Макегама. Его частным
случаем при 0 = 0 (т.е. в случае представления уравнения тренда интенсивности простой экспонентой) является распределение Гомперца. Последнее при прогнозировании
длительности жизненного цикла сложных технических и информационных систем
представляет особый интерес, так как является стохастическим аналогом весьма известной кривой Гомперца и широко применяется при аппроксимации статистических
данных процессов развития благодаря своей асимметричности.
Понятие: Прогнозирования длительности жизненного цикла сложных технических и информационных систем методом Монте-Карло с использованием
распределения Гомперца-Макегама.
Комментарий: Распределение Гомперца-Макегама в последнее время вызывает
возрастающий интерес. Поэтому представляется целесообразным более подробно остановиться на моделирующем алгоритме, позволяющем получать случайные величины, распределенные по этому закону, при решении задач прогнозирования длительности полного жизненного цикла сложных технических систем методом Монте-Карло.
Для построения необходимого алгоритма представляется целесообразным использовать метод операторных рядов, позволяющий представить заданную случайную
функцию в виде
v
∞
v
жц
жц Т жц =0
(7)
v =0
T
=∑
α
v!
DT
где α — случайная величина, равномерно распределенная на интервале (0,1);
D v T жц
- оператор преобразования v-го порядка вида
DTжц =
d
1
g (Tжц ) dTжц
(
g (Tжц ) = a + be
λ0Tжц
)e
− aTжц −
(e
λ
b
0
λ0Tжц
−1
)
Примечание: нумерация 1 – 6 формул, промежуточные выкладки и обозначения
приведены в предшествующем разделе, описывающем понятие «Математические модели длительности полного жизненного цикла сложных технических и информационных систем в образовании. Идеализированные и развитые модернизированные схемы
экспоненциального распределения».
83
Таким образом, наиболее развитой моделью жизненного цикла, реализуемой
при втором подходе является модель Гомперца-Макегама (6). (Примечание: первый
подход обсуждался в предшествующем разделе).
Достоинством приведенной модели является ее гибкость, поскольку она имеет в
отличие от немодифицированного экспоненциального распределения большее число
подгоночных параметров и функций. Однако следует заметить, что ретроспективная
информация о продолжительности жизненных циклов сложных технических и информационных систем представляет собой короткий динамический ряд (случайную конечную выборку малого объема), что не позволяет в полной мере использовать классические методы математической статистики для повышения эффективности (в статистическом смысле) оценок параметров рассмотренных моделей.
Кроме того, на продолжительность жизненного цикла сложной информационной системы оказывают влияние большое количество случайных факторов, последовательность и продолжительность проводимых с ней мероприятий (испытаний, доработок, модернизаций, апгрейдов и т.п.).
В связи с изложенным представляется целесообразным расширять класс вводимых в рассмотрение математических моделей продолжительности полного жизненного
цикла сложных технических и информационных систем.
Понятие: Математические модели стохастических систем с дискретными
состояниями и непуассоновскими переходами и их приложение к оценке длительности жизненного цикла сложных технических и информационных систем.
Комментарий: При анализе технических систем широкое распространение получили марковские модели случайного процесса с дискретными состояниями и непрерывным временем (непрерывно марковские цепи). Модели указанного типа основаны
на предположении о том, что потоки событий (переходов между состояниями, замена
одного типа технических систем другим и т.п.), являются пуассоновскими. Существующие методы сведения реального процесса к схемам, допускающим построения математической модели (например, метод псевдостояний), обеспечивают соответствие
исходной и аппроксимирующей закономерностей с точностью до совпадения математических ожиданий и дисперсий времен перехода этих систем из одного состояния в
другое. Достаточно детально моделировать динамику смены поколений технических
объектов и анализировать влияние вариаций потоков событий на оценку продолжительности жизненного цикла может обеспечить комментируемый здесь метод, базирующийся на рандомизации интенсивности перехода λ и последующем осреднении
вероятностей состояний систем с учетом маргинального (частного) распределения параметра λ.
С целью определения плотности маргинального распределения указанного параметра формируется зависимость (интегральное уравнение Фредгольма 1 рода) с
ядром, равным характеристической функции экспоненциального распределения (1-itλ1)-1 и правой частью, равной характеристической функции времени возможного перехода между состояниями. Продолжая обозначения, выкладки и выводы двух предшествующих разделов, придадим приведенной здесь формуле порядковый №8.
∞
−1
∫ (1 − itλ ) ∫ (λ )dλ
−1
−1
−1
= φ (t )
(8)
0
Сущность предлагаемого подхода заключается в целенаправленном преобразовании потоков (непуассоновского в пуассоновский и обратно). Такое преобразование
случайного потока событий (смен поколений технических, программных и ресурсных
84
средств ИС в образовании) связано с изменением положения точек на временной оси
при сохранении их числа и сопровождается деформацией области существования потока (смещением, нестационарностью и др.). Это обстоятельство открывает возможность построения математических моделей, описывающих реальный жизненный цикл
сложных, слабо детерминированных технических и информационных систем образования, для которых идеализированная схема в большинстве случаев не подходит. Естественно, что более точная аппроксимация механизма формирования случайного потока событий порождает более сложные математические модели.
К этому немало побуждает то обстоятельство, что применительно к сложным
случайным слабо детерминированным информационным системам в образовании, например, во многих вариантах различных систем дистанционного обучения, случайный
характер параметра Тжц может быть обусловлен нарушением стационарности процесса,
засорением генеральной совокупности, неоднородностью ретроспективного ряда значений Тжц и другими причинами, вытекающими из пестроты и, к сожалению, случайной природы инфологических моделей многих современных ИС в образовании. Для
таких разрозненных решений в ряде случаев можно показать, что безусловное распределение случайной величины Тжц имеет плотность, модифицированную функцией Бесселя третьего порядка. Для таких моделей самым естественным представляется путь
решений, связанный с нахождением характеристических функций безусловного распределения случайной величины с использованием для этого формулы обращения.
Очевидно, что правомерна и обратная постановка задачи: найти плотность маргинального распределения параметра экспоненциального распределения (1) по заданной плотности безусловного распределения, что порождает необходимость разработки
и применения численных методов решения соответствующих уравнений.
Понятие: Численный метод решения интегрального уравнения Фредгольма 1 рода с ядром, равным характеристической функции экспоненциального распределения.
Комментарий: С математической точки зрения задача отыскания решения интегрального уравнения (8) является некорректной по Адамару (его решение не является
устойчивым относительно возмущения правой части уравнения). Здесь приняты нумерация формул и обозначения, продолжающие предшествующие три раздела.
В процедурном плане в целях использования численных методов полезно переписать уравнение (8) в операторной форме. Тогда операторное уравнение, являясь аналогом уравнения (8), имеет вид
(8.1)
Аƒ=ф,
где А ~ интегральный оператор с ядром (l-itA-1)-11,
ф — заданная функция из пространства Ф(ф∈ Ф),
ƒ— искомая функция из пространства F(f ∈ F).
Решение уравнения (8.1), понимаемое в классическом смысле, т.е. получаемое
по правилу ƒ= А-1, гдеА-1 — оператор, обратный оператору .А в уравнении (8.1), не
обладает свойством устойчивости к малым изменениям исходных данных — правой
части ф(t). Так как исходные данные всегда приближенны, неустойчивость задачи (8.1)
приводит к практической неединственности решения ƒ(λ-1) в рамках заданной точности и необходимости отбора приближенного решения среди множества возможных
решений.
Применение к решению интегрального уравнения Фредгольма 1 рода прямых
методов, основанных на аппроксимации интеграла системой линейных уравнений (по
формулам Симпсона, Ньютона-Котеса, Грегори и других) и последующего решения
системы не дает желаемых результатов. Так, например, если решать уравнение (8-1)
85
методом квадратурных формул, аппроксимируя интеграл конечной суммой, например,
по формуле Симпсона с шагом h, и получающуюся систему линейных алгебраических
уравнений решать относительно f(λ-1),f(λ-1 +h),/(λ-1 +2h), то вместо истинного решения будет получаться знакопеременная пилообразная ломаная большой амплитуды,
которая при ее подстановке в интеграл, тем не менее, даст заданную характеристическую функцию ф(t).
В настоящее время широкое распространение для решения такого рода некорректных задач получил метод регуляризации А.Н. Тихонова. Его идея основана на построении так называемого и регуляризирующего алгоритма, как способа приближенного решения некорректных задач. Для реализации решения таких задач можно воспользоваться каким-либо методом минимизации дифференцируемого выпуклого функционала в гильбертовом пространстве (методом скорейшего спуска, сопряженных градиентов, условного градиента Ньютона или их модификациями).
Понятие: Метод рандомизации числа «псевдосостояний».
Комментарий: Сущность метода «псевдосостояний» состоит в том, что те состояния системы, потоки переходов из которых являются немарковскими, заменяются
эквивалентной группой фиктивных состояний, потоки переходов из которых являются
марковскими. За счет расширения числа состояний системы реальные процессы удается свести к марковским. Созданная таким образом новая система является статистически эквивалентной реальной системе и исследуется с помощью аппарата теории марковских цепей.
К числу процессов, которые введением фиктивных состояний можно свести к
марковским, относятся процессы, происходящие под воздействием потоков Эрланга,
для которых распределение интервалов времени между событиями подчиняется гамма-распределению с целочисленным параметром формы к.
Сведение потока Эрланга k -то порядка к пуассоновскому осуществляется введением. К псевдосостояний, при этом интенсивности переходов между псевдосостояниями равны соответствующему параметру потока Эрланга, или на основе рандомизации числа псевдосостояний К. Последний переход с вычислительной точки зрения является наиболее приемлемым. Полученный таким образом эквивалентный случайный
процесс является марковским, так как интервалы времени нахождения его в различных
состояниях подчиняются показательному закону распределения. Заметим, что это
можно доказать, суммируя совокупность k случайных величин, подчиненных экспоненциальному закону. Принципиально важным является здесь также то обстоятельство, что этот процесс можно описать системой линейных дифференциальных уравнений
Колмогорова. Заметим, что метод сведения реальной системы к системе, допускающей
использование потока Эрланга и псевдосостояний, обеспечивает соответствие исходной и аппроксимирующей систем с точностью до совпадения математических ожиданий и дисперсий времен перехода этих систем. Большей (теоретически неограниченной) статистической эквивалентности можно добиться с помощью метода рандомизации интенсивностей перехода, для которого поток Эрланга редуцируется к потоку
Пойа-Лундберга (потоку Эрланга со случайными интенсивностями переходов.
Любой сложной технической или информационной системе можно поставить в
соответствие не менее двух состояний. Пусть сложная система может находиться в
двух состояниях (обобщение полученных результатов на большее число состояний не
вызывает принципиальных трудностей):
S1 — техническая система выполняет свою функциональную задачу;
S2 — переходит в другое состояние (заменяется равной технической системой,
подвергается модернизациям и т.п.).
86
Пусть переход из S1 в состояние S2 осуществляется под воздействием реальных
потоков событий, статистическая информация о которых в общем случае может быть
представлена в одном из следующих вариантов.
Когда случайная величина T (время нахождения системы в определенном состоянии) является случайной точкой континуума, функция распределения F(r) такой
случайной величины Т может быть определена как вероятность того, что величина Т
примет значение, меньшее т
Р(т)=Р{Т<т}.
Помимо функции распределения и ее плотности однозначно определяет закон
распределения случайной величины Т характеристическая функция (Фурье-Стилтьеса
преобразования).
О свойствах генеральной совокупности с функцией распределения F(T) можно
судить по ее эмпирическому аналогу (выборке), точнее по свойствам некоторых функций от случайных величин Т1, Т2 ,… Тn (выборки).
Для того, чтобы добиться статистической эквивалентности исходной информации о времени пребывания системы в определенном состоянии преобразованной случайной величины, необходимо найти закон распределения числа псевдосостояний
(порядок потока Эрланга pk). Очевидно, что такой закон распределения должен удовлетворить по определению характеристической функции - уравнению - дискретному
аналогу уравнения (1.8). Используя затем метод моментов и постулируя вид закона
распределения рk решение уравнения (1.8) можно приблизить с достаточно высокой
степенью точности. При этом можно видеть, что
Продолжая обсуждение предлагаемого метода построения математических моделей стохастических систем с дискретными состояниями и непуассоновскими переходами, следует заметить, что степень универсальности любого закона распределения
определяется ограничениями и условиями, положенными в схематизацию стохастического эксперимента (с точки зрения теории вероятности). В общем случае, как было
отмечено выше слабым ограничениям соответствует большая степень универсальности. Более точная аппроксимация механизма формирования случайных величин порождает более сложные математические модели, учитывающие специфику явления, естественной платой за это является более узкая область применения и чувствительность
модели к нарушениям условий стохастического эксперимента.
В связи с этим дадим краткое описание некоторых типов распределений, обладающих определенной степенью универсальности (в рамках схематизации стохастического эксперимента соответствующего закону Пуассона) и допускающих содержательную модификацию, учитывающую специфику рассматриваемой проблемы. Общим в
формировании таких моделей являются рандомизация параметра закона Пуассона, использование аппарата производящих функций и Лагранжевых вероятностных распределений. Так, например если r случайная величина, имеющая гамма-распределение,
случайная величина имеет отрицательное биномиальное распределение (распределение
Паскаля) с параметрами (p.k). Для такого случая система уравнений трансформируется
в систему соответствующего вида, из которой однозначно определяются параметры
закона Паскаля (к и р) и интенсивность перехода .
Таким образом, используя метод рандомизации параметров закона распределения Пуассона и аппарат Лагранжевых вероятностных распределений можно построить
широкий класс аналитико-статистических моделей расчета продолжительности жизненных циклов сложных систем.
Заметим, что требуемая точность расчета (статистическая эквивалентность модели и реальной информационной ситуации) достигается гибкостью вводимых в рассмотрение законов распределения числа псевдосостояний и адаптируемостью модели к
форме задания системы исходных данных.
87
Понятие: Прогнозирование продолжительности жизненного цикла сложных технических и информационных систем.
Комментарий: Достоинством используемых в расчетах длительности жизненного цикла моделей является их гибкость, поскольку для вариантов сложных и особо
сложных систем они имеют в отличие от экспоненциального распределения большее
число подгоночных параметров и функций. Однако, следует заметить, что ретроспективная информация о продолжительности жизненных циклов технических и тем более
информационных систем представляет собой короткий динамический ряд (случайную
конечную выборку малого объема), что не позволяет в полной мере использовать классические методы математической статистики для повышения эффективности (в статистическом смысле) оценок параметров выбираемых моделей.
Кроме того, на продолжительность жизненного цикла технической и информационной системы оказывают влияние количество и последовательность проводимых с
ней ряда мероприятий (испытаний, доработок, модернизаций, апгрейдов и т.п.). С этой
точки зрения известные модели не в полной мере являются критичными по отношению
к существенным для обсуждаемой проблемы факторам. В связи с этим представляется
целесообразным при формировании математической модели продолжительности жизненного цикла при преобразовании непуассоновского потока событий в пуассоновский, адекватный реальному процессу, использовать в качестве аналитического аппарата формализм теории суммирования случайного числа случайных величин. Тем не
менее, не взирая на обозначенную в настоящее время бедность статистической ретраспективной информации о жизненном цикле ИС, следует еще раз отметить что моделирование и проектирование сложных дорогостоящих ИС в образовании должно непременно сопровождаться мотивированным выбором модели расчета, самим расчетом и
прогнозированием полного жизненного цикла создаваемых информационных систем.
Это тем более существенно, что неизбежное перерастание хаотически обустроенного
Интернета в комплексную Интернет\Экстранет\Интранет-технологию с компромисом в
лице корпоративного Экстранета, конфликта открытости и хаоса Интернета, закрытости и управляемости Интранета в скором времени обязательно приведет к необходимости создания ИС исключительно на наукоемкой основе с четко прогнозируемыми параметрами и характеристиками в части управления информационными ресурсами и их
защиты, что в свою очередь связано с точным решением задачи анализа, обеспечения и
прогнозирования длительности полного жизненного цикла вводимых в эксплуатацию
ИС.
Понятие: Профиль информационных систем и жизненного цикла программных средств.
Комментарий: Профиль - это совокупность нескольких (или подмножество одного) базовых стандартов и других нормативных документов с четко определенными и
гармонизированными подмножествами обязательных и факультативных возможностей, предназначенная для реализации заданной функции или группы функций. Функциональная характеристика (заданный набор функций) объекта стандартизации является исходной для формирования и применения профиля этого объекта или процесса. В
профиле выделяются и устанавливаются допустимые факультативные возможности и
значения параметров каждого базового стандарта и/или нормативного документа, входящего в профиль. Профиль не может противоречить использованным в нем базовым
стандартам и нормативным документам. Он должен использовать факультативные
возможности и значения параметров в пределах допустимых, выбранные из альтернативных вариантов. На базе одной и той же совокупности базовых стандартов могут
88
формироваться и утверждаться различные профили для разных проектов ИС и сфер
применения. Эти ограничения базовых документов профиля и их гармонизация, проведенная разработчиками профиля, должны обеспечивать качество, совместимость и
корректное взаимодействие компонентов системы, соответствующих профилю, в заданной области применения профиля.
Структура и содержание профилей информационных систем. (ИС)
Профили характеризуют каждую конкретную ИС на всех стадиях ее жизненного
цикла, они задают гармонизированный набор базовых стандартов, которым должна соответствовать система и ее компоненты. Проектированию системы предшествует стадия предпроектного обследования объекта автоматизации, результатом которой являются его функциональная и информационная модели, определение целей создания системы и состава ее функций. Стандарты, важные с точки зрения заказчика, должны задаваться в техническом задании (ТЗ) на проектирование системы и составлять ее первичный профиль. То, что не задано в ТЗ, остается первоначально на усмотрение разработчика системы, который, руководствуясь требованиями ТЗ, может дополнять и развивать профили ИС, впоследствии согласуемые с заказчиком.
Таким образом, профиль конкретной системы не является статичным, он развивается и конкретизируется (возможно, во взаимодействии с заказчиком) в процессе
проектирования ИС и оформляется в составе документации проекта системы. В профиль конкретной системы включаются спецификации компонентов, разработанных в
составе данного проекта, и спецификации управления, сопровождения и развития ИС,
а также документирования прикладных программных средств.
Формирование и применение профилей жизненного цикла программных
средств.
В ТЗ должны быть определены требования к жизненному циклу ПС и даны
ссылки на действующие нормативные документы по жизненному циклу - определен
профиль жизненного цикла ПС. В ТЗ задаются требования к качеству прикладного
программного обеспечения ИС и, соответственно, первичный профиль качества, а также функциональные требования к ПС (состав задач, решаемых ИС) и указываются
ссылки на нормативные документы, которые регламентируют правила и процедуры
выполнения функций и операций.
При этом стадии разработки профилей, которые определяются разработчиком
системы по его усмотрению, должны быть увязаны со стадиями жизненного цикла ИС
и выполняться во времени таким образом, чтобы эти разрабатываемые профили могли
быть применены тогда, когда это требуется по логике детализации проекта. Исходя из
выбранной модели жизненного цикла ИС и возможного влияния решений, принимаемых на какой-либо стадии проекта, на решения, принятые ранее, следует учитывать
итерационный характер формирования функциональных профилей ИС и, при необходимости, их корректировки.
Нормативные документы, регламентирующие жизненный цикл ИС и ее профилей, либо задаются директивно в ТЗ на создание системы, либо выбираются разработчиком в зависимости от характеристик проекта. Эти нормативные документы, адаптированные и конкретизированные с учетом характеристик проекта и условий разработки, составляют профиль жизненного цикла конкретной системы. В этом профиле должен быть учтен набор этапов, частных работ и операций, связанных с разработкой и
применением профилей ИС, специфицирующих ее проектные решения. При этом надо
иметь в виду итерационный характер формирования и ведения профилей конкретной
ИС, связанный с итерациями самих процессов проектирования и сопровождения системы. Профиль жизненного цикла должен определять стадии создания, сопровождения
89
и развития ИС, а также все основные и поддерживающие процессы, выполняемые на
протяжении жизненного цикла.
Профиль прикладных ПС (функциональных частей ИС) призван определять архитектуру прикладных программных комплексов - модели функций, логические модели данных, внешние интерфейсы и их структуру (разбиение системы на подсистемы и
подсистем на модули, определение унифицированных интерфейсов взаимодействия
между прикладными программами). Профиль прикладного ПС конкретной ИС должен
учитывать функциональную ориентацию приложений. Приложения, работа которых
может быть связана с частыми изменениями нормативно-инструктивной базы функциональных операций, могут иметь встроенные автоматические средства адаптации,
позволяющие пользователям настраивать их без привлечения программистов. Описания блоков настроечной информации в этих случаях должны быть частью профиля
прикладного ПС. Общие требования к нему, заданные в ТЗ, следует конкретизировать
в профиле на основе выбранной методологии и принципов построения системы функционально-модульного или объектного подхода. Профиль прикладного ПС должен содержать ссылки на стандартизированные интерфейсы между приложениями и
средой ИС, которые описываются в профилях среды ИС, защиты информации и встроенных инструментальных средств.
Исходные нормативные документы могут содержать выделенные фрагменты
действующих стандартов ЖЦ ПС и других стандартов, регламентирующих создание
программных компонентов и ПС в целом на различных этапах. В результате могут создаваться и применяться профили ЖЦ ПС как проблемно-ориентированные совокупности нормативных документов и методических руководств, отражающие наиболее современные методы и фрагменты действующих стандартов, в том числе стандартов "дефакто", необходимые для поддержки этапов, работ и объектов жизненного цикла ПС
определенного класса или функционального назначения.
Понятие: Последовательность и состав формирования профилей жизненного цикла программного обеспечения в процессе проектирования ИС (модуль разработан по материалам публикации В.В.Липаева).
Комментарий: Проектирование информационных систем (ИС) представляет
сложный многоступенчатый инженерный вид деятельности, без научной организации
которого немыслимо создание и использование современных сложных ИС, в том числе
в образовании, предпринимательстве, менеджменте и других областях жизнедеятельности общества. Проектирование ИС включает следующие компоненты и этапы:
• общая оценка характеристики процесса предстоящего проектирования конкретной
информационной системы (ИС) – предпроектные анализ, исследования;
• определение и систематизация конкретизированного перечня этапов предстоящего
проектирования ИС;
• определение объема задания, потребностей и существующей исходной базы (анализ), разработка проектных предложений, разработка структуры информационнологической модели ИС (моделирование ИС);
• разработка функциональной модели ИС (моделирование ИС);
• формирование исходных данных для проектирования ИС;
• разработка модели и защита данных;
• разработка пользовательского интерфейса;
• разработка проекта распределенной обработки информации;
• разработка алгоритмов ИС;
• логический анализ структур ИС;
90
•
•
•
анализ и оценка производительности ИС;
решение задач управления проектом ИС;
регламентные работы по применению стандартов и выпуску проектной документации;
• выбор и использование инструментальных средств проектирования ИС;
• выбор и использование графических средств представления проектных решений;
• разработка и реализация мер, механизмов и инструкций по эксплуатации ИС.
В процессе моделирования и проектирования ИС рассматриваются такие важные и трудные в плане практического разрешения вопросы проектирования ИС, как
вопросы, относящиеся к моделям и стандартам жизненного цикла сложных программных средств ИС.
Эти задачи решаются на следующих этапах проектирования:
• на стадии системного анализа;
• на этапе предварительного (эскизного) проектирования;
• на этапе детального проектирования версии ПС;
• на стадии разработки;
• при сопровождении разработанного ПС;
• на стадии внедрения;
• на стадии эксплуатации.
В составе проекта ИС должны быть предусмотрены работы, связанные с формированием и применением функциональных и поддерживающих профилей. Учитывая
динамику формирования и применения профилей программных средств (ПС) по мере
детализации структуры ИС и ее возможного развития образуется жизненный цикл
(ЖЦ) профилей. Создание и применение профилей ЖЦ ПС можно разделить на два
процесса:
1. процесс подготовки. формирования и адаптации профилей ЖЦ ПС для применения
в конкретном проекте ПС,
2. процесс непосредственного применения требований и рекомендаций адаптированного профиля для регламентирования этапов, работ и документов проекта.
В основе указанных процессов тщательнейшее ознакомление и применение Перечня разделов, подразделов и работ в стандарте "ISO 12207:1995 - Процессы жизненного цикла программных средств". При этом особое внимание проектировщика ИС
должно быть сосредоточено на подразделах стандарта "5.3.Разработка ПС",
"5.4.Эксплуатация ПС", "5.5.Сопровождение ПС", "6.Поддержка жизненного цикла".
При создании ПС профили развиваются и детализируются параллельно с конкретизацией проекта ПС. В основе разработки профилей жизненного цикла прикладных ПС подмножество процессов, работ и задач стандарта ISO 12207. Однако в процессе проектирования на различных стадиях проектирования и поддержки проекта
приходится добавлять дополнительные процессы, работы, задачи и документы, связанные со спецификой разрабатываемой ИС.
Так, например, на стадии системного анализа при проектировании технологической поддержки разработки ПС следует проанализировать набор базовых международных стандартов, связанных с регламентированием особенностей информационных систем и программных средств. Отобранные из них в базовый перечень разработки вводятся в ТЗ на проект как обязательные к исполнению.
Построение последовательности формирования и применения профилей жизненного цикла ПС, дополнительное регламентирование проекта для различных его
стадий составляют предмет наиболее важных и сложных частей работы проектировщика ИС.
91
Исходными данными для выполнения этой части проектных работ являются три
группы информационных массивов:
1. входящие стандарты, концепции, ранее утвержденные профили и требования;
2. проектные решения на выходе, адаптированные профили и иные результаты последовательности формирования профилей ЖЦ;
3. перечень действий и согласований, связывающий первую группу со второй.
Остановимься подробнее на этих трех группах (массивах):
Первый вводный массив:
• Полный набор стандартов информационных технологий.
• Концепция проекта.
• ТЗ, специфические требования.
• Предварительный проект.
• Детальный проект комплекса программ.
• Утвержденные профили ЖЦ ПС.
• Новые стандарты и нормативные документы.
• Требования к новой проектной версии.
Второй выходящий массив:
• Набор стандартов для профилей ЖЦ.
• Проект профилей ЖЦ.
• Проект Руководства по применению профилей ЖЦ.
• Адаптированные и утвержденные профили.
• Утвержденное руководство по применению профиля.
• Результаты применения и контроля соответствия ПС утвержденным профилям.
• Модернизированная версия профилей ЖЦ ПС.
• Модернизированное руководство по применению профилей.
Третий массив описания действий проектировщика:
• Первичный отбор комплекта стандартов для оформления профилей ЖЦ ПС.
• Выбор положений стандартов и доп. нормативных документов для формирования
профилей ЖЦ ПС.
• Адаптация и утверждение стандартов и нормативных документов для конкретного
профиля ЖЦ ПС.
• Применение профиля ЖЦ ПС, контроль и тестирование комплекса программ.
• Сопровождение и модернизация профилей ЖЦ ПС и утверждение новых версий
профилей.
Понятие: Исследование и разработка полного жизненного цикла (ЖЦ) базовой версии программных средств (ПС) информационной системы (ИС) (модуль
разработан по материалам публикации В.В.Липаева).
Комментарий: При создании полного профиля ЖЦ ПС следует применять выборку из всей совокупности стандартов, детализирующих частные процессы, работы и
документы. Имеющиеся пробелы в профиле ЖЦ ПС следует заполнять спецификациями, нормативными и руководящими документами, вносимыми в проект. Следовательно, разработке полного жизненного цикла базовой версии ПС ИС, должно предшествовать всестороннее исследование ЖЦ ПС, чему, собственно, посвящена важнейшая
часть предпроектных – проектных работ. Эта работа комплексная. Во-первых, потому,
что исследование перерастает в разработку профиля полного жизненного цикла ЖЦ
ПС. Во-вторых, потому, что задача воспроизводится несколько раз применительно к
различным этапам проектирования ИС: от стадии системного анализа до эксплуатации
ИС.
92
Отметим, что в распоряжение проектировщика предоставляется следующий
обширный перечень составляющих ЭТАПОВ И РАБОТ профиля полного ЖЦ базовой
версии ПС ИС:
Этап 1. Системный анализ проекта ПС.
• Обследование объект информатизации, определение целей, идей и потребностей
новой или модифицированной типовой, базовой версии ПС.
• Первичная формулировка исходных данных и потенциальных решений проекта
ПС с учетом потребностей пользователя или заказчика и ресурсов на разработку.
• Предварительная оценка ТЭП проекта ПС, сроков, бюджета и стратегии риска.
• Оформление концепции и предложений по созданию базовой версии ПС - целей,
идей. потребностей, методов и потенциальных решений с учетом реальных ресурсов и ограничений,
• Формализация функций ПС, характеристик внешней среды, требований к качеству
решаемых задач комплексом программ, формирование первичной спецификации
требований к функциональным характеристикам ПС в целом.
• Предварительное определение архитектуры ПС, его базы данных (функций и модели данных) и потребностей в вычислительных ресурсах.
• Определение первичных требований к интерфейсам: пользователей, аппаратных и
программных средств, а также их основных функциональных компонентов.
• Отчетные Нормативные документы.
• Разработка предварительного плана проектирования и управления проектом с учетом технического, экономического и планового рисков, а также компромиссов для
их снижения.
• Определение организационной структуры и числа специалистов, ответственных за
этапы, компоненты проекта, а также потребностей в субподрядных организациях,
их функций и задач по обеспечению разработки ПС и поставке компонентов.
• Оценка готовых и поставляемых операционных систем, пакетов прикладных программ и средств автоматизации разработки ПС с последующей подготовкой к их
приобретению.
• Разработка системного проекта и типового базового комплекса программ.
• Разработка предварительного технического задания на создание типовой, базовой
версии ПС. Подготовка и заключение контракта на разработку проекта типовой,
базовой версии ПС.
Этап 2. Эскизное (предварительное) проектирование типовой, базовой версии ПС.
• Анализ функциональной и информационной моделей и архитектуры информационной системы и комплекса программ, уточнение их характеристик и спецификации требований к версии ПС, описание методов решения задач, алгоритмов, структур данных и управляющей информации для компонентов ПС.
• Анализ характеристик объектов внешней среды и взаимодействия с потенциальными пользователями версии ПС.
• Этапы и работы. Отчетные Нормативные документы, документы потоков данных,
оценка длительности решения задач, уточнение загрузки и распределения вычислительных ресурсов среды версии ПС.
• Определение функций и формализация спецификаций требовании к основным
функциональным и обслуживающим программным и информационным компонентам ПС, интерфейсов программных компонентов между собой, интерфейсов с операционной, внешней средой и пользователями. Разработка или выбор системы
управления базой данных, проектирование структуры и объемов информационных
93
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
файлов и их размещения в базе данных версии ПС.
Разработка методов и средств контроля вычислительного процесса, обеспечения и
безопасности функционирования версии ПС, методов и средств защиты информации ПС от несанкционированного доступа.
Разработка предварительного руководства для пользователей и обслуживания базовой версии ПС Разработка предварительной версии руководства по переносу,
адаптации и настройке типовой, базовой версии ПС на параметры среды конкретных пользователей.
Приобретение или разработка и освоение технологии, среды проектирования, инструментальных средств, состава и форм отчетных документов, касающихся объектов и процессов разработки. Формирование базы данных проектирования, концептуальное, логическое и физическое распределение информационных и программных объектов проекта типовой, базовой версии. Уточнение состава и адаптация стандартов профиля жизненного цикла ПС, оформление проекта документов
на профиль типовой, базовой версии ПС.
Подготовка руководства для детального проектирования, программирования и отладки.
Оценка распределения вычислительных ресурсов, оценка технико-экономических
показателей и графика разработки версий ПС.
Разработка системы показателей качества и методов их измерения для программных компонентов и версии ПС в целом, планирование обеспечения гарантий качества, применения профилей стандартов и контроля их выполнения.
Уточнение и утверждение заказчиком технического задания на разработку типовой, базовой версии ПС.
Согласование с заказчиком эскизного проекта ПС и его технико-экономических
показателей, уточнение условий контракта на дальнейшую разработку типовой,
базовой версии ПС.
Этап 3. Техническое (детальное) проектирование типовой, базовой версии ПС.
Корректировка и продолжение исследований функциональной и информационной
моделей системы и ПС, формализация их результатов в техническом проекте.
Уточнение и документирование архитектуры ПС, спецификаций требований и методов решения задач, распределения вычислительных ресурсов реализующей среды по программным и информационным компонентам.
Разработка спецификаций требований к функциональным группам программ и модулям версии ПС Уточнение и утверждение руководств по применению технологии и средств автоматизации при разработке компонентов и версии ПС в целом.
Разработка руководств по контролю соблюдения технологии проектирования.
Этапы и работы. Отчетные Нормативные документы по обеспечению качества, надежности и безопасности функционирования версии ПС.
Разработка и утверждение руководства по применению профиля стандартов в жизненном цикле типовой, базовой версии программного средства.
Уточнение и утверждение плана работ, распределения ресурсов и специалистов,
технико-экономических показателей и риска в соответствии с характеристиками
технического проекта. Планирование и обеспечение руководством и средствами
автоматизации тестирования и отладки модулей и функциональных компонентов
версии ПС.
Предварительные планирование процесса и подготовка руководства интегрирования (комплексирования) программных и информационных компонентов и управ-
94
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ления конфигурацией типовой, базовой версии ПС.
Предварительное планирование обеспечения средствами имитации внешней среды
и проведения комплексной отладки и испытаний типовой версии ПС, разработка и
утверждение методики тестирования для установления соответствия версии профилю жизненного цикла программных средств.
Выбор и приобретение готовых апробированных компонентов из состава представленных на рынке или предыдущих проектов, удовлетворяющих разработанным спецификационным требованиям, освоение компонентов и проверка их в среде типовой, базовой версии.
Определение методов, состава руководств и средств автоматизации обучения
пользователей адаптации и применению типовой, базовой версии ПС ИС.
Документирование технического проекта и предъявление его заказчику, уточнение
спецификаций требований и условий контракта.
Кодирование (программирование), отладка и разработка документации компонентов типовой, базовой версии ПС ИС.
Официальное завершение разработки, сопровождение проекта.
Оформление акта приемки типовой, базовой версии ПС ИС.
Отчетные Нормативные документы.
Внедрение и поддержка разработчиками процесса эксплуатации версии ПС ИС с
пользователями. Обучение и консультации пользователей в процессе эксплуатации
типовой, базовой версии ПС. Операционное тестирование версии ПС ИС пользователями в процессе эксплуатации.
Накопление и обработка отчетов пользователей о результатах эксплуатации, категориях и классах выявленных дефектов и предложениях по совершенствованию и
развитию функций версии. Управление производством, адаптацией и поставкой
типовой, базовой версии ПС. Информирование пользователей о частных измененениях в эксплуатируемой типовой, базовой версии ПС.
Планирование перехода к новой версии, официальное уведомление пользователей
о причинах и времени прекращения активной поддержки эксплуатации текущей
типовой, базовой версии. Подготовительные работы и обучение пользователей для
перехода на эксплуатацию новой версии ПС при прекращении поддержки предшествующей типовой версии.
Подготовка и реализация прекращения поддержки эксплуатации типовой, базовой
версии. Оформление отчета о результатах эксплуатации и архивация снятой с сопровождения типовой, базовой версии ПС.
Сопровождение и развитие типовой, базовой версий. Разработка методики оформления отчетов о дефектах и предложениях на изменения версий.
Анализ предложений на модификацию версий ПС, предполагаемых изменений
программ и данных, необходимых затрат, риска и возможных альтернатив.
Подготовка и утверждение изменений программ и данных новой типовой, базовой
версии.
Этапы и работы. Отчетные Нормативные документы.
Создание новой версии ПС ИС - корректировка программ, данных и интерфейсов,
разработка и интеграция необходимых компонентов, тестирование и отладка новой типовой, базовой версии ПС. Испытания и утверждение ноной типовой, базовой версии ПС разработчиком и заказчиком. Приемка заказчиком, установка, адаптация, испытания и передача в эксплуатацию новой, базовой версии ПС.
Учет состояний конфигурации новых версий ПС, подготовка и накопление отчетов
о текущем состоянии и изменениях проекта базовых версий ПС.
95
•
•
Тиражирование и обеспечение сохранности типовых, базовых версий ПС ИС.
Адаптация типовой, базовой версии ПС ИС к параметрам и характеристикам среды.
Приведенному выше перечню составляющих этапов и работ в проекте может
соответствовать не менее обширный перечень нормативных документов: стандартов,
руководящих технических материалов (РТМ) и других. Наряду с подробным аннотированным их перечнем на сервере кафедры ТИССУ МИРЭА и сектора НИТ
МГДД(Ю)Т приведем здесь список наиболее употребимых в учебных проектах:
ISO 12207,, ISO 9000-3, ISO 9945, ISO 8571, ISO 9007, ISO 8907, ISO 9075,
ISO 9579, ISO 7498-2, ISO 10181-1-15, ISO 11586-1-4, ISO 9126, ISO 9899, ISO
13210, IEEE 1063, IEEE 983, IEEE 1042, IEEE 1012, IEEE 1008, IEEE 1219, РД 5034.698, ГОСТ 28.195, ГОСТ 28.806, ГОСТ 34.602, ГОСТ 34.201, ГОСТ 34.603. и другие.
Понятие: Разработка отчетных и результирующих документов (в составе
проекта ИС) по этапам жизненного цикла базовой версии ПС информационной
системы (модуль разработан по материалам публикации В.В.Липаева).
Комментарий: В составе проекта ИС едва ли не самой значимой частью является документация проекта. По своему назначению и ориентации на определенные задачи и группы пользователей, документацию ПС ИС можно разделить на:
• технологическую документацию процесса разработки, включающую подробные
технические описания, и подготавливаемую для специалистов, ведущих проектирование, разработку и сопровождение ПС ИС, обеспечивающую возможность отчуждения, детального освоения, развития и корректировки ими программ и данных
на всем жизненном цикле ПС ИС;
• эксплуатационную документацию продукта - объекта и результатов проектной
разработки, создаваемую для конечных пользователей ПС и позволяющую им осваивать и квалифицированно применять эти средства для решения конкретных
функциональных задач ИС.
Структура полного комплекта отчетных и результирующих документов в ЖЦ
базовой версии сложного прикладного программного средства ИС в основном базируется на стандартах ISO 12207 и ISO 9000-3. Именно эти стандарты определяют ход
проектных работ, связанный с приведением соответствия перечня отчетных и результирующих документов по этапам ЖЦ типовой, базовой версии ПС ИС к конкретным
разделам упомянутых стандартов. Текст стандартов и комментарии к ним имеются на
сервере кафедры ТИССУ как в МИРЭА, так и в МГДТДиЮ - на технологической базе
кафедры.
Здесь же следует заметить, что в учебно-творческом процессе по кафедре
ТИССУ МИРЭА и по секторам НИТ и ИВТ Дворца при выполнении курсового (творческого) проекта следует помнить, что каждый документ должен иметь:
• титульный лист и наименование документа;
• УДК (номер согласно универсальной десятичной классификации, который можно
получить в отделе внедрения \ патентном отделе МИРЭА) и аннотацию с полными
выходными данными работы на подтитульном листе;
• сформулированное назначение;
• область действия документа;
• категории специалистов, для которых документ предназначен и кем он разрабатывается;
• этапы работ, на которых следует его применять;
• функциональную содержательную часть в соответствии с его назначением.
96
•
•
•
Поясняем, что к учебным проектам и запискам кафедра ТИССУ предъявляет три
дополнительных требования:
вторая, следующая за титульным листом, страница документа (обязательно переплетенного и сопровождаемая файлом на дискете) посвящается анотации, в трех
фразах которой освещаются задачи, связанные с разработкой документа, пути решения этих задач и полученный результат с указанием области его применения;
документ оформляется в строгом соответствии с ЕСКД и содержит оглавление;
документ завершается ссылками на использованные источники, также приводимыми в строгом соответствии с ЕСКД, после чего подписывается авторомразработчиком с указанием даты завершения.
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.
1.8.
1.9.
1.10.
1.11.
1.12.
1.13.
1.14.
1.15.
Отчетные и результирующие документы проекта. Разделы с описанием содержания.
Этап 1. Системный анализ проекта ПС.
Результаты обследования и описание объекта и целей его информатизации.
Первичные исходные данные для проектирования типовой, базовой версии ПС
ИС.
Отчет о результатах предварительного технико-экономического анализа проекта,
оценки сроков, бюджета, рентабельности и риска разработки.
Концепция и предложения по созданию типовой, базовой версии ПС ИС.
Постановка задачи и предварительная спецификация требований к ПС в целом и
к крупным функциональным компонентам и описаниям данных.
Предварительные спецификации требований к внутренним интерфейсам между
компонентами и интерфейсам с внешней средой, первичный набор стандартов
для профиля жизненного цикла типовой версии ПС.
Предварительные варианты состава технологии и средств автоматизации разработки.
Формализованное описание модели жизненного цикла проектируемого программного средства информационной системы.
Предварительный состав стандартов и дополнительных нормативных документов
для формирования профиля жизненного цикла программного средства ИС.
Предварительный укрупненный план проектирования и разработки базовой версии.
Предварительное распределение специалистов по функциональным и технологическим компонентам и этапам разработки ПС, а также оценка потребности в субподрядчиках и поставщиках компонентов.
Предварительный план применения готовых компонентов, обеспечения качества,
тестирования и испытаний компонентов и версии ПС в целом.
Системный проект типового, базового комплекса программ.
Предварительное техническое задание на проектирование и разработку базовой
версии.
Контракт (договор) с заказчиком на проведение предварительного и детального
проектирования типовой, базовой версии ПС ИС.
Этап 2. Эскизное (предварительное) проектирование базовой версии ПС.
2.1. Уточненная схема архитектуры информационной системы взаимодействия программных и информационных компонентов, организации вычислительного процесса и распределения ресурсов среды.
2.2. Описание функционирования ПС с объектами внешней среды и человекомашинного диалога.
97
2.3. Общее описание ПС и комплект спецификаций требований к функциональным
программным компонентам и описаниям данных.
2.4. Описание системы управления базой данных комплекса программ, структуры и
распределения программных и информационных объектов версии ПС.
2.5. Предварительный вариант руководства администратора и пользователя (оператора) информационной системы и по применению базовой версии ПС.
2.6. Проект руководства по переносу, адаптации и настройке базовой версии ПС на
параметры среды конкретного пользователя.
2.7. Комплект документации на технологию, средства ее автоматизации и документирование при разработке базовой версии ПС.
2.8. Описание предварительного распределения компонентов в базе данных проектирования версии ПС.
2.9. Проект руководства по техническому проектированию, программированию, тестированию и отладке функциональных программных компонентов версии ПС.
2.10. План программирования, тестирования и отладки программных компонентов,
обеспечения методами и средствами автоматизации тестирования.
2.11. Описание требований к составу и формам отчетных документов по этапам, работам и компонентам базовой версии ПС.
2.12. Таблица распределения специалистов по компонентам версии ПС и по этапам работ.
2.13. Аттестаты разработчиков на право использования технологии, профилей стандартов и средств автоматизации разработки базовой версии ПС.
2.14. Описание показателей качества компонентов, профилей стандартов и требований
к ним по этапам жизненного цикла базовой версии ПС.
2.15. Пояснительная записка к эскизному проекту базовой версии.
2.16. Уточненное и утвержденное техническое задание на проектирование и разработку базовой версии ПС. Уточненный контракт с заказчиком.
Этап 3. Техническое (детальное) проектирование базовой версии ПС ИС.
3.1. Описания функционирования ПС, потоков данных и человеко-машинного диалога.
3.2. Схема архитектуры ПС, взаимодействия компонентов и распределения вычислительных ресурсов среды.
3.3. Утвержденные спецификации требований и алгоритмы на функциональные группы программ, программные и информационные компоненты.
3.4. Руководства программистам по применению технологии и средств автоматизации
при разработке программных и информационных компонентов версии ПС.
3.5. Руководство по управлению обеспечением качества, надежности и безопасности
версии ПС.
3.6. Руководство по применению профиля стандартов в жизненном цикле базового
программного средства информационных систем.
3.7. Детальный откорректированный и утвержденный план управления разработкой,
распределение ресурсов и требуемые технико-экономические показатели проекта
базовой версии ПС информационной системы.
3.8. Детальный план обеспечения средствами генерации тестов, а также обработки
результатов тестирования и отладки модулей и функциональных компонентов и
руководство по их применению.
3.9. Предварительный план и проект руководства по управлению конфигурацией,
комплексированию и сборке программных и информационных компонентов в
версию ПС, утверждение распределения компонентов в базе данных проектиро-
98
3.10.
3.11.
3.12.
3.13.
3.14.
3.15.
вания версии ПС.
Предварительный план и проект руководства по комплексной отладке и испытаниям версии ПС и обеспечению их средствами автоматизации внешней среды.
Предварительный план организации и руководство для обучения пользователей
адаптации и применению базовой версии ПС ИС.
Комплект апробированных программных и информационных компонентов типовой версии ПС и для формирования адаптированной версии ПС пользователя.
Уточненное техническое задание на разработку и внедрение базовой версии ПС.
Пояснительная записка технического проекта базовой версии ПС ИС.
Уточненный договор с заказчиком на разработку и внедрение базовой версии ПС.
Этап 4. Кодирование (программирование), отладка и разработка документации компонентов базовой версии ПС ИС. Отчетные и результирующие документы. Разделы с описанием содержания.
4.1. Исходные тексты программных компонентов и описаний данных.
4.2. Планы тестирование и отладки программных компонентов.
4.3. Тесты, генераторы тестовых данных, используемые при тестировании и отладке
компонентов.
4.4. Отчеты о результатах тестирования, достигнутых показателях качества, откорректированные после отладки программ и описаний данных.
4.5. Паспорта функциональных и технических характеристик программных компонентов после их отладки и испытаний.
4.6. Тексты программных и информационных компонентов на языке программирования и в объектном коде реализующей ЭВМ после завершения испытаний.
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.
5.5.
5.6.
5.7.
5.8.
5.9.
5.10.
5.11.
Этап 5. Интеграция (комплексирование) и комплексная отладка базовой
версии ПС ИС.
План, средства и руководство для комплексирования и сборки программных и
информационных компонентов базовой версии ПС.
Руководства по применению средств автоматизации тестирования программ, обработке результатов отладки и проведению изменений в базовой версии ПС.
Результаты тестирования и полные характеристики функционирования базовой
версии ПС в имитированной внешней среде.
План и средства автоматизации интеграции базовой версии ПС с аппаратными
средствами в реальной операционной и внешней среде.
План, средства автоматизации и руководства для комплексной отладки и квалификационного тестирования базовой версии ПС в реальной операционной и
внешней среде.
Результаты квалификационного тестирования, функциональные и технические
характеристики базовой версии ПС в реальной внешней среде.
План, методики и средства автоматизации обучения пользователей адаптации и
применению базовой версии ПС.
Руководство по управлению конфигурацией и сбору отчетов о дефектах и предложений на изменения базовой версии ПС.
План, программа и методики приемо-сдаточных испытаний базовой версии ПС
ИС.
Полные характеристики достигнутого качества и оценки степени покрытия тестами спецификации требований к базовой версии ПС.
Отчет о результатах завершения комплексной отладки, подтверждения заданного
качества и готовности версии ПС к предъявлению на приемо-сдаточные испыта-
99
ния.
5.12. Комплект документации, тексты программ и информация баз данных, подготовленные для испытаний и эксплуатации базовой версии ПС ИС.
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
6.6.
6.7.
6.8.
6.9.
6.10.
6.11.
7.1.
7.2.
7.3.
7.4.
7.5.
7.6.
8.1.
8.2.
8.3.
8.4.
8.5.
8.6.
Этап 6. Испытания и документирование базовой версии ПС ИС.
Программа, методики и описания средств обеспечения приемо-сдаточных испытаний базовой версии ПС, согласованные с заказчиком.
Результаты определения показателей качества ПС в процессе комплексной отладки и предварительных приемо-сдаточных испытаний.
Отчет о результатах опытной эксплуатации базовой версии.
План адаптации, поставки и переноса на платформы пользователей базовой версии ПС.
Акт по результатам приемо-сдаточных испытаний базовой версии ПС в составе
информационной системы.
Комплект эксплуатационной документации, описание версии ПС и руководство
пользователя.
Исходные тексты программ, описания данных и полные спецификации требований к программным компонентам и версии ПС в целом.
Тесты и генераторы тестовых данных для тестирования программных и информационных компонентов и версии ПС в целом.
Руководство по установке, адаптации и генерации пользовательской версии ПС и
загрузке базы данных в соответствии с условиями и характеристиками внешней
среды пользователя.
Сертификат на применение и сопровождение версии ПС и область его действия.
Акт о завершении приемо-сдаточных и сертификационных испытаний и результатах выполнения контракта на разработку типовой, базовой версии ПС.
Этап 7. Внедрение и поддержка разработчиками процесса эксплуатации
версии ПС пользователями.
Отчеты пользователей о выявленных дефектах и предложениях по корректировке
программ версии ПС.
Журнал выявленных дефектов и предложений по совершенствованию и развитию
функций версии ПС.
План адаптации и поставки базовой версии ПС пользователям.
Извещение пользователям о выпуске новой базовой версии.
Извещение пользователей о прекращении сопровождения конкретной предшествующей базовой версии ПС.
Отчет о результатах эксплуатации снятой с сопровождения версии ПС и ее архивации.
Этап 8. Сопровождение и развитие базовой версий ПС ИС.
Методика оформления отчетов о выявленных дефектах и предложениях по корректировке версии ПС.
Журнал результатов анализа предполагаемых корректировок базовой версии.
Журнал подготовленных и утвержденных корректировок базовой версии ПС.
Журнал реализованных изменений и обобщенных характеристик новой базовой
версии ПС.
Полный комплект эксплуатационной и технологической документации на новую
базовую версию ПС.
Журнал учета тиражирования и характеристик базовых версий ПС.
100
8.7. Полный комплект эксплуатационной и технологической документации на адаптированную версию ПС пользователя.
8.8. Журнал учета конфигураций версий ПС и параметров адаптации пользователей.
Разумеется, в рамках различных творческих и курсовых работ и проектов, а
также в рамках дипломного проектирования конкретный перечень документации по
этапам, равно как и сам перечень этапов и их позиций, может быть сокращен и видоизменен руководителем проекта (преподавателем), что конкретно и однозначно отражается в техническом задании на проект, утверждаемом руководителем подразделения
(заведующим кафедрой в вузе, заведующим сектором во Дворце – или их заместителями).
Желательно, чтобы отчетная документация проекта разрабатывалась, представлялась, рецензировалась, защищалась и утверждалась руководителем (в соответствие с
техническим заданием и календарным планом проектирования) с охватом всех основных стадий ЖЦ ПС ИС, а именно, на стадиях:
• на стадии системного анализа,
• на этапе предварительного (эскизного) проектирования,
• на этапе детального проектирования версии ПС,
• на стадии разработки,
• при сопровождении разработанного ПС,
• на стадии внедрения,
• на стадии эксплуатации.
Понятие: Построение корпоративных информационных систем (ИС) и автоматических систем управления (АСУ) на платформе Lotus Notes.
Комментарий: В настоящее время отрасли науки и образования призваны эффективно решать задачи создания единой управляемой информационной среды,
что наряду с дальнейшим развитием телекоммуникаций имеет главенствующее
значение в деле информатизации этих отраслей.
Среди возможных разновидностей технологий создания корпоративных ИС, отличающихся главным образом видом используемых платформ, видное место принадлежит технологиям создания ИС и АСУ на платформе Lotus Notes. В мировой практике последних лет эта платформа зарекомендовала себя как платформа для построения
корпоративных информационных систем. Поэтому в ряде развитых стран, в том числе
в России, платформа Lotus Notes определена как основная рекомендуемая для создания и эксплуатации ИС в учреждениях образования.
Lotus Notes обладает достаточно полным спектром функциональных возможностей, таких как:
• общекорпоративная электронная почта;
• средства выхода на внешние системы электронной почты, глобальные компьютерные сети и другие средства электронных коммуникаций;
• корпоративная система электронного документооборота;
• корпоративная система территориально распределенных баз данных по различным
предметным областям.
Официально выпущенный компанией International Data Corporation (IDC) отчет
утверждает, что Lotus Notes лидирует по количеству новых пользователей среди систем групповой работы.
Создание корпоративной информационной системы на платформе Lotus Notes
обеспечивает достижение следующих целей:
101
•
•
•
•
создание единого информационного пространства и коммуникационных каналов,
связывающих различные территориально распределенные подразделения предприятий и организаций, объединенных общим деловым процессом;
кардинальное сокращение времени прохождения информации, принятия решений
и т.д.;
введение единого стандарта работы с электронными документами, обеспечивающего защищенность и права доступа к документам;
автоматизация и повышение эффективности работы сотрудников и подразделений
на основе внедрения приложений Notes для поддержки бизнеса и коллективной
работы.
Краткий обзор опыта использования Lotus Notes в зарубежных и российских организациях
Lotus Notes способен обеспечить повышение прибыли любой организации:.
При внедрении Lotus Notes, уже имеется вся необходимая инфраструктура Внедрение Lotus Notes что в большинстве случаев - это не внедрение единой системы, а
использование целого набора приложений. Число используемых в приложений может
достигать нескольких сотен.
Среди этих приложений особенно популярны приложения следующих типов:
• внешние контакты с клиентами (текущие взаимоотношения, контакты, текущая
деловая переписка);
• справочники фирм и их адресов и телефонов;
• переписка;
• контроль звонков и обращений потенциальных и реальных клиентов (рабочее место секретаря);
• контроль обращений клиентов по конкретным проблемам, возникшим с оказанными услугами;
• подготовка и контроль выполнения решений совещаний и заседаний;
• контроль и координация выполнения проектов и мероприятий;
• контроль процесса работы с реальными клиентами, оказания услуг: запросы и вопросы клиента, количество заказов, выставление и оплата счетов и пр.;
Пакет Lotus Notes является универсальным инструментом для построения единой программной платформы или системы информационных ресурсов, в которые интегрируются приложения, работающие в других программных средах.
Наибольшее применение эти системы находят в банковской сфере.
Lotus Notes представляет собой отличную среду для передачи сообщений, совместного использования данных и организации коллективной работы.
Принятая за основу в сфере отечественного образования версия этого продукта,
получившая название Lotus Domino, распространяемая в образовательные учреждения
Управлением Информационных и образовательных технологий Минобразования РФ
(начальник управления проф.А.А.Поляков) и ГосНИИ ИТТ “Информика” (директор
проф.А.Н.Тихонов), открывает как учреждениям образования, так и многочисленным
пользователям из числа учащихся и преподавателей дверь в безграничный мир информационных сервисных услуг Internet и Notes. Фактически, Lotus Domino является
одновременно Web-сервером и сервером Notes. Пакет Domino усиливает мощь приложений Notes, обеспечивая возможность доступа пользователей Internet к хранилищам информации в Lotus Notes.
Важнейшая особенность пакета – это интеграция Lotus Notes с программноаппаратными комплексами. Примером интеграции Notes с программно-аппаратными
102
средствами является возможность использования этого продукта на высокопроизводительном сервере фирмы IBM модели AS/400. Благодаря использованию Lotus Notes на
AS/400 пользователи получают следующие дополнительные возможности:
• интеграция данных и многочисленных приложений, созданных для AS/400, в приложения Lotus Notes;
• повышение надежности функционирования приложений Lotus Notes за счет высоконадежной работы самого сервера AS/400;
• дополнительный уровень защиты информации, обеспечиваемый аппаратными и
программными средствами AS/400;
• снижение уровня инвестиций и эксплуатационных затрат за счет использования
ресурсов AS/400.
Совместное использование Lotus Notes и реляционных, а также распределенных
СУБД позволяет решать множество задач, требующих объединения коммуникационных возможностей Lotus Notes и возможностей хранения информации и обработки
транзакций, реализуемых при помощи широко распространенной в системах на платформах UNIX и Windows NT базы данных DB2/400. Благодаря использованию сервера
Lotus Domino система электронных заказов обеспечивает возможность подключения к
ней удаленных пользователей при помощи любого Web-браузера.
Использование Domino в качестве WWW-сервера позволяет решить ряд проблем, присущих Web-технологиям: относительно низкий уровень защиты информации
и интерактивности работы пользователя с данными, размещенными в корпоративных
хранилищах информации. Благодаря тому, что Domino Server одновременно сочетает в
себе преимущества Internet/Intranet- и Notes-технологий, в системе достигается необходимый уровень защиты информации при сохранении достаточной простоты администрирования системы.
Примеры решений в области построения систем автоматизации документооборота и поддержки деловых процессов на платформе Lotus Notes:
Прикладные системы автоматизации делопроизводства и документооборота.
В области автоматизации задач делопроизводства и документооборота наиболее
полезными могут оказаться приложения, позволяющие осуществлять:
• хранение и регистрацию документов;
• электронное визирование и согласование;
• работу с договорами;
• подготовку, хранение и контроль исполнения приказов, распоряжений и поручений;
• групповое планирование времени и контроль занятости сотрудников;
• подготовку и проведение совещаний и заседаний и т.п.
Прикладные системы автоматизации работы с клиентами и партнерами.
Системы поддержки работы с клиентами и партнерами должны обеспечивать
средства хранения и сбора информации об организациях-клиентах (корреспонденция,
контракты, информация о переговорах, планы действий и т.д.), персонале, а также автоматизацию процессов обмена информацией, рассылок и т.д.
Системы поддержки производственной деятельности.
103
Системы поддержки работы с персоналом.
Данные системы предназначены для сотрудников управлений и отделов кадров,
а также служб по работе с персоналом. Системы должны обеспечивать хранение информации о сотрудниках,
Системы поддержки работы с персоналом, должны автоматизировать выполнение следующих функций:
• хранение информации о кандидатах на работу и сотрудниках организации (личные
карточки, автобиографии, рекомендации, тесты, отзывы и т.д.);
• хранение информации о штатном расписании, иерархии подразделений, вакансиях
и т.д.;
• ведение личных табелей, учета рабочего времени, командировок, отпусков и т.д.
Системы распределенной торговли.
Эти системы предназначены для поддержки работы оптовых продавцов и обеспечивают автоматизацию процессов заказа, отгрузки и поставки оптовых партий товара. В системах могут быть реализованы следующие функции:
• поддержка работы территориально распределенных офисов и подразделений;
• автоматизация формирования результирующих прайс-листов по различным критериям (минимальная цена, минимальное время поставок и т.д.);
• работа со многими денежными системами;
• реализация различных схем поставок и реализации товара;
• подготовка отчетов (заказы, счета, накладные и т.д.);
• управление доступом.
Прикладные системы инженерного профиля.
Важно обеспечить информационную поддержку работы технического персонала
Системы технической поддержки должны накапливать коллективные знания в любой
предметной области, осуществлять регистрацию звонков клиентов по возникающим
проблемам, фиксировать эти обращения и обеспечивать контроль за решением возникающих проблем.
Интеграция корпоративной системы на платформе Lotus Notes с другими
прикладными системами:
Электронный архив. Он представляет собой совокупность аппаратнопрограммных средств и технологических решений, обеспечивая:
• формирование электронных папок номенклатуры дел организации для хранения
документов произвольного формата и создание системы хранения документов;
• автоматизированный ввод документов из различных источников (сканер, факс и
т.д.) и автоматическое распознавание текста с переводом документов в текстовый
формат;
• распределенный доступ к информации, хранящейся в корпоративном электронном
архиве;
• возможности контекстного поиска информации по всему массиву хранимых документов, просмотра, редактирования и печати документов архива;
• использование электронного архива как компонента корпоративной системы и интеграция его с другими приложениями.
Система электронных заказов. Эта система позволяет осуществлять прием и
обработку заказов от удаленных пользователей системы. Распределенная система электронных заказов обеспечивает следующие возможности:
104
•
•
•
•
•
просмотр листинга предложений удаленными пользователями системы;
заказ продукции, услуг и т.д.;
управление доступом к информации;
простое наращивание системы;
легкость администрирования.
Lotus Notes способен успешно выполнить функции ядра корпоративной информационной системы благодаря наличию:
• средств коммуникаций на основе встроенной электронной почты и агентов, обеспечивающих взаимодействие с другими почтовыми системами;
• средств совместной работы в виде распределенных баз данных коллективного доступа, способных хранить информацию произвольного формата;
• средств защиты информации;
Понятие: Пример фрагментов эскизного проектирования ИС дополнительного образования на платформе Lotus Notes.
Комментарий: Ниже в качестве примера приводятся фрагменты проектирования ИС дополнительного образования на базе Дворца, выполненные группой студентов по кафедре ТИССУ МИРЭА по дисциплине «проектирование ИС».
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ РФ
МОСКОВСКИЙ КОМИТЕТ ОБРАЗОВАНИЯ
КОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ СЕМЬИ И МОЛОДЕЖИ ПРАВИТЕЛЬСТВА МОСКВЫ
Московский городской дворец детского (юношеского) творчества
(МГДД(Ю)Т)
Общеобразовательный лицей №1525
"Воробьевы горы" на базе МГДД(Ю)Т
Московский государственный институт радиотехники,
электроники и автоматики (технический университет)
Государственный научно-исследовательский институт
информационных технологий и телекоммуникаций “Информика”
Руководители: А.С.Гниденко, В.Т.Матчин
Исполнитель: группа ИО-1-97
Курсовая работа
«Разработка и реализация эскизного проекта информационной системы «Информационные технологии» (по специальности 220200) и обеспечение ее полного жизненного цикла»
Москва 2000
1.
2.
3.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Утвержденное техническое задание на разработку
Руководство пользователя
Руководство администратора
105
4.
5.
Расчетно-пояснительная записка
Акт внедрения
«УТВЕРЖДАЮ»
Зав. кафедрой ТИССУ МИРЭА,
зав. сектором НИТ МГДТДиЮ
______________
/Мордвинов В.А./
«17» декабря 1999 г.
Техническое задание
1.
Наименование темы
Разработка и реализация эскизного проекта информационной системы «Информационные технологии (УМК «Мировые информационные ресурсы и сети. Корпоративные информационные системы.»; Окружение ядра ИСС по справочной книге
Э.Якубайтиса «Информационные сети и системы»)» (по специальности 220200) и
обеспечение ее полного жизненного цикла.
2. Характер НИОКР
Прикладной, внедренческий (учебный).
3. Организации – исполнители
Кафедра ТИССУ, Центр НИТ МГДТДиЮ – МИРЭА.
Базовая организация (внедрения): объединение секторов НИТ и ИВТ отдела
Технического творчества МГДТДиЮ
4. Исполнитель
Группа студентов кафедры ТИССУ МИРЭА – ИО-1-97 в составе 10 человек
(руководитель бригады проекта Фроловичев Сергей Сергеевич).
5. Руководители темы: А.С.Гниденко и В.Т.Матчин; научный консультант: д.т.н.
проф. В.П.Кулагин.
6. Научное и производственное направление организации по которому проводится
данный НИОКР
«Информатизация системы дополнительного образования».
7. Код темы по ГРНТИ
14.01.29, 14.85.35, 20.23.25
8. Сроки выполнения
Начало разработки 1 октября 1999 года.
Окончание разработки 20 декабря 2000 года.
9. Цель работы
Разработка и реализация эскизного проекта ИС «Информационные технологии»,
на базе Lotus Notes, которая поддерживает обмен и распространении информационных
технологий в открытом пространстве: от мировых, корпоративных, локальных до пер-
106
сонифицированных информационных ресурсов конкретного преподавателя или студента.
Создание, установка и сопровождение в рамках обучения персонала секторов
НИТ и ИВТ стартовой очереди междисциплинарной информационной системы дополнительного образования УМК «Мировые информационные ресурсы и сети. Корпоративные информационные системы».
10. Имеющийся научный, проектный и производственный задел
a. Кадровый потенциал
- Состав группы ИО-1-97, сотрудники и учащиеся секторов НИТ и ИВТ.
- Научный консультант д.т.н. проф. В.П.Кулагин, руководители:
А.С.Гниденко, В.Т.Матчин.
b. Исполнителями проекта выполнен ряд проектов, в том числе:
- «Разработка и внедрение первой очереди системы технологической и информационной поддержки Государственного научно-исследовательского института информационных технологий и телекоммуникаций в интересах развития
процесса информатизации молодежного социума»;
- «Разработка и внедрение в центральном учреждении дополнительного образования городского уровня - Московском Городском Дворце Творчества Детей и Юношества (МГДТДиЮ) второй очереди системы дистанционного
обучения с использованием PDA-мобильных информационных технологий
на платформе OC Windows CE».
11. Ожидаемый научный и (или) научно-технический результат (продукция)
a. Разработка и реализация эскизного проекта информационной системы, позволяющей передавать информацию на любом уровне: от мировых, корпоративных, локальных до персонифицированных информационных ресурсов преподавателя.
b. Наполнение информационной системы базовым набором информации: по предмету «Информационные технологии», глоссарий терминов.
c. Создание отдельных (локальных) копий систем с поддержкой репликации общей
базы данных в ЦНИТ МГДТДиЮ - МИРЭА
12. Научно техническая и практическая ценность ожидаемых результатов работы
Модель реализации ИС в образовании, интегрирующей различные уровни информационных ресурсов, методология построения мини ИС, информационных подсистем УМК по предметной области «Информационные технологии». Апробация множественных образовательных траекторий на базе разработанных мини ИС. Внедрение
первой очереди стартовой подсистемы ИС в образовании по направлениям (специальность 071900 "Информационные системы в образовании") "Информационносоциальные технологии".
13. Содержание (этапы) работы
Работа над проектом производится в два этапа.
Первый этап реализуется с первого октября 1999 года и заключается в создании
технического задания на разработку описанной системы, в частности – выбор платформы для информационной системы.
Второй этап осуществляется в период с 1 сентября по 20 декабря 2000 года и
заключается в разработке, апробации и реализации эскизного проекта.
Ниже приведена полная таблица работ
107
Таблица 4.
01/09/1999
10/12/1999
Фроловичев С.
Малиновкин А.
Велицкий А.
Шмаков П.
Простатинов П.
Кряженков К.
01/01/2000
01/04/2000
Фроловичев С.
Малиновкин А.
Велицкий А.
Шмаков П.
Простатинов П.
01/09/2000
01/12/2000
Велицкий А.
Кряженков К.
01/01/2000
01/12/2000
Соколов Н.
Синицина В.
Усачева С.
01/09/2000
01/12/2000
Ваничкин С.
01/09/2000
01/12/2000
Велицкий А.
Ваничкин С.
Соколов Н.
Кряженков К.
Синицина В.
Шмаков П.
Усачева С.
Малиновкин А.
Фроловичев С.
Простатинов П.
Создание
технического задания на разработку описанной
системы, в частности
– выбор платформы
для информационной
системы.
Создание
единого
информационного
пространства системы в среде Lotus
Notes,
настройка.
Предоставление возможности доступа к
системе
из
сети
Internet
Обработка,
набор,
сканирование
информации для составления
общего
словаря всей справочной системы
Проверка работоспособности
системы;
«тестирование» отдельных
модулей;
грамматический контроль всей поступающей в БД информации.
Оформление приложений
Создание презентации проекта
Введение системы в
эксплуатацию.
И
окончательная проверка работоспособности отдельных модулей и всей системы
в целом.
14. Перечень научной, технической и другой документации
Пояснительная записка (эскизный вариант проекта), в том числе описание
платформы, инструкции по инсталляции и настройки, инструкции пользователю, демо-
108
версия, 5-6 листов графики, доклад на научно методическом семинаре «Информационные системы в наукоемких технологиях образования», участие в студенческих НТК,
рукопись публикации (статья), акт внедрения в учебный процесс.
15. Использование результатов работы в учебном процессе
Результаты работы будут использованы на первоначальных стадиях на экспериментальной технологической площадке МГДТиЮ – МИРЭА – ГНИИ ИТТ «Информика» и в последствии, в информационном обеспечении вузовских и довузовских образовательных траекторий.
16. Использованная литература
1. Губин С.Ю., Матчин В.Т., Мордвинов В.А. Интернет-технологии в высшей
школе в период реформирования российского образования / Под ред. академика РАН Н.Н.Евтихиева. - М., 1998. - 56 с. - (Новые информационные технологии в образовании: Обзор. информ./НИИВО; Вып. 3).
2. Дешко И.П., Мордвинов В.А. и др. Раздел Ежегодного доклада о развитии
высшего образования "Высшая школа в 1997 г." - Минобразование РФ,
НИИВО /- М., 1998.
3. Дешко И.П., Мордвинов В.А. Опыт информационного взаимодействия в системе "школа-вуз". Материалы конгресса "Образование-98", М., 1998, с.64-66.
4. Приказ Госкомвуза России №427 от 13.05.94 и "Об организации в центре
НИТ МИРЭА демонстрационного зала коллективного пользования "Информатизация школьно-студенческого творчества в системе непрерывного образования".
5. Приказ Госковуза России от 16.02.96 №293 "О закреплении за центром НИТ
МИРЭА функций учебно-демонстрационного центра новых информационных
технологий и дистанционного обучения в системе непрерывного образования
г. Москвы".
6. Приказ Московского департамента образования от 12.02.96 №44 "О закреплении за МГДТДиЮ функции учебно-демонстрационного центра по взаимодействию с вузами г. Москвы в сфере информатизации детско-юношеского творчества и дистанционного образования".
7. Мордвинов В.А., Дешко И.П. Информационные технологии в системе непрерывного образования. VIII Международная конференция "Информационные технологии в образовании (ИТО-98)" М.: МИФИ, 1998, с. 86.
8. Мордвинов В.А. Современная информсреда как важнейший фактор информатизации образования. М.: НИИВО. 1997. Деп. № 51-97 от 7.04.1997. Библ. Указатель "Высшая и средняя профессиональная школа в России и за рубежом" :
Вып. 3, п. 12. - 2,5 п.л.
9. Евтихиев Н.Н., Зобов Б.И., Иванников А.Д., Ковалев С.Н., Мордвинов В.А.,
Сазонов Б.А. Образование и информатика - 96 ./ Под ред. Савельева А.Я. / М.: 1997. - Аналитический обзор. / НИИВО. - 2,5 п.л.
10. Мордвинов В.А. Развитие информсреды НИТ в системе непрерывного образования. Московский межвузовский ЦНИТ МИ-РЭА. - М.: НИИ-ВО, 1996г.
11. Мордвинов В.А., Попов В.В. Новые информационные технологии в системе
учреждений высшего и дополнительного образования. Доклад на Всероссийской
научно-практической
конференции
"Проблемы совершенствования организации повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов". / Москва, 21-23 мая 1996г.
109
12. Министерство образования России, Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования 071900 - Информатизация системы (в образовании).
13. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений 2-ое издание\перевод с английского – М. Издательство Банов и Невский
диалект СПб. 1999.
14. Э.А. Якубайтис Информационные сети и системы (справочная книга)
15. Теоретические основы моделирования длительных циклов технических систем
в образовании. Н.А.Новиков, М.В. Каминский.
16. Проектирование Информационных систем (Проектирование ФСОИУ). Гниденко А.С.., Куракин Д.В., Иванников А.Д., Матчин В.Т., Минаков В.И. Мордвинов В.А.
17. Липаев В.В. Документирование и управление конфигурацией програмных
средств. Методы и стандарты. Проектирование ИС. Серия информатизация
России на пороге XXI века. – М: МИНТЕГ, 1998
18. О.В. Ефимова, М.В. Моисеева, Ю.А. Шарфин Практикуем по компьютерной
технологии. Управления, примеры задач. Издание второе.
Представитель группы ИО-1-97
Научный консультант
студ. Фроловичев С.С.
проф. Кулагин В.П.
Руководитель подразделения
проф. Мордвинов В.А.
Руководство пользователя
-
1.
2.
3.
Работа с системой осуществляется двумя способами:
Через веб-браузер. Доступ в режиме “read only”, то есть пользователь может пользоваться просмотра документов, поиска перемещения по каталогу документов.
Через специальный редактор Lotus Notes Client. В данном режиме пользователь
может произвольно менять, создавать или удалять документы в соответствии с
правами, назначенными ему администратором.
Работа через веб-браузер
Запустите программу, которая позволяет просматривать гипертекстовые документы, отвечающие спецификации HTML 3.0. Как правило, это один из наиболее популярных браузеров: Internet Explorer или Netscape Navigator.
В строке ввода УРЛ адреса наберите полный путь к серверу, на котором расположена система. Узнать этот путь вы можете у системного администратора.
После чего откроется примерно такое окно:
110
Рис 4.
В появившемся окне необходимо навести мышку на гиперссылку “All Documents” после чего откроется окно со списком всех документов, которое будет выглядеть примерно так:
Рис 5. Это и есть список всех доступных разделов находящихся в базе данных.
111
4.
5.
Для просмотра списка документов раздела необходимо нажать на значок:
Для просмотра документа необходимо подвести мышь к желаемому документу и
нажать на его название, после чего вы увидите экран с документом, примерно следующего формата:
Рис 6.
6.
Для возврата к списку документов используйте кнопку «Back» вашего браузера.
Если вы не можете сразу найти необходимый вам раздел или документ, то воспользуйтесь функцией поиска, которая доступна из основного экрана по гиперссылке «Search». После чего вы увидите следующий экран:
112
Рис 7.
7.
1.
2.
Для завершения работы с системой просто закройте ваш браузер.
Работа через специальный редактор Lotus Notes Client
Для начала работы вам необходимо запустить программу Lotus Note Client. Если
вы не можете или не знаете, как запустить программу, а также в случае, когда вы
уверены в том, что программа еще не установлена, обратитесь к системному администратору.
После запуска программы вы окажетесь в главном рабочем окне программы. А
также, возможно, в момент запуска программы вас попросят произвести аутентификацию (ввод вашего логина и пароля), что необходимо для разграничения прав
доступа к базе, после ввода вы попадете все в тот же главный рабочий экран программы, который представлен ниже:
Рис. 8.
3.
После этого вам необходимо перейти в режим работы с базой данных, что вы можете проделать нажав на знак базы данных:
Рис. 9.
113
В случае, если вы впервые открываете базу данных откроется вводный документ с информацией о создателях. Для его закрытия воспользуйтесь клавишей “ESC”.
4. В режиме работы с базой данных вы можете перемещаться по разделам и документам, редактировать, создавать и удалять документы и разделы, в соответствии со
своими правами, если они установлены.
Редактирование документа происходит в три действия:
o дважды щелкаете по необходимому документу
o в появившемся окне производите двойной щелчок на тексте, редактируете его.
Нажимаете на кнопку
, расположенную вверху экрана, в появившемся окне нажимаете “OK”.
Удаление документа происходит после выделения документа в основном экране, путем наведения на него курсора мыши и однократного клика и нажатия клавиши
“Del”. После закрытия базы данных, или принудительного обновления (F9) документ
будет удален.
Для создания документа в разделе вам необходимо кликнуть мышкой на желаеo
мый раздел и выбрать кнопку
. В появившемся окне ввести
текст и заголовок документа, после чего нажать
Для создания раздела нажмите
, где укажите книгу, в которой вы создаете раздел.
Для создания книги вам необходимо завести раздел, где в качестве книги просто
ввести ее название.
Руководство администратора
Вся работа системного администратора заключается в установке пакета Lotus
Notes Domino server на сервер или любую другую машину в сети, которая будем в
дальнейшем называть сервер. Фактически установка поднимает на сервере обычный
HTTP сервер, который управляется через систему Domino. И позволяет, в частности
выкладывать базы данных и многие другие вещи разработанные для системы Lotus
Notes во всемирную сеть Internet.
Инсталляция и настройка пакета состоит из трех шагов
1. Установка.
Запускаем файл install.exe.
Выбираем на кого регистрировать пакет.
Выбираем путь, куда установить систему.
2. Открываем меню Старт и находим папку Lotus Applications где выбираем значок
Lotus Notes.
В предложенном меню для конфигурации сервера выбираем пункт First Domino
Server.
На следующем экране Quick and Easy setup
На следующем экране будет вводится информация о паролях администраторского доступа к системе, причем пароли будут идти открытым текстом, поэтому рекомендуется не подпускать к компьютеру посторонних людей: нажимаем Edit вводим все
данные, причем в поле Server вводим значение “Localhost”.
114
3.
4.
5.
Нажимаем «сохранить» и ждем завершения процесса установки.
Русификация системы происходит путем элементарных действий:
a. Переименовать файл lib\ font.properties.ru в lib\awt.properties
b. Переименовать файл l_cp1251.cls в l_cpwin.cls
c. Переименовать файл collcyr.cls в collstd.cls
d. При редактировании документов обязательно выбирать шрифты с дополнением Cyr
Запуск сервера. Открываем меню Старт и находим папку Lotus Applications где
выбираем значок Lotus Domino Server. Загрузится консольный экран, который показывает состояние сервера и запускаемые процессы. Пока окошко открыто сервер
работает. Для завершения работы в окошке необходимо ввести QUIT.
Для поиска по базе данных ее необходимо индексировать. Это можно сделать так:
a. запустив вышеупомянутый Lotus Note Client. Открыв базу данных TIO (File ->
Database -> Open -> Browse ->Open).
b. Щелкнуть на появившемся значке правой кнопкой и выбрать пункт
DATABASE PROPERTIES
c. Выбрать пункт Full Index
d. Нажать Create Index для создания и Update Index для обновления.
«УТВЕРЖДАЮ»
заместитель директора МГДТДиЮ
_________________/Шадрина И.Е./
«___»_______________ 2000 г.
печать
АКТ ВНЕДРЕНИЯ
В УЧЕБНО-ТВОРЧЕСКИЙ И
ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
ПРОЦЕССЫ
Секторов НИТ и ИВТ отдела Технического творчества
Московского городского Дворца творчества детей и юношества
Настоящий акт состоит в том, что в 2000-2001 учебном году группой (ИО-1-97)
студентов МИРЭА (ЦНИТ МИРЭА-МГДТДиЮ) в составе:
Ваничкин С.С.
Велицкий А.Ю
Кряженков К.Г.
Малиновкин А.В.
Синицына В.А.
Соколов Н.Ю.
Фроловичев С.С.
Шмаков П.А.
была разработана и внедрена в МГДТДиЮ первая очередь информационной
системы на базе Lotus Notes, ядром которой является учебно-методический комплекс
«Информационные ресурсы и сети. Корпоративные информационные системы». Программная часть данной системы состоит из Lotus Domino Server версии 4.63, Lotus
Notes Client, а так же www-браузера на клиентских компьютерах. Система установлена
на сервере в 436 лаборатории МГДТДиЮ и к ней имеется доступ по локальной сети со
всех компьютеров, включенных в образовательный процесс.
115
В центральную технологическую лабораторию центра сектора НИТ МГДТДиЮ
(ответственный А.С. Гниденко) переданы следующие продукты проекта:
- архитектура базы данных системы с наполнением информацией из УМК
«Информационные ресурсы и сети. Корпоративные информационные системы»
(tio.nsf, до 10Мб);
- демо-версия (Flash 5.0, видеоролик, до 2Мб.);
- инструкция по установке и настройке созданной первой очереди системы;
- инструкция пользователю первой очереди системы;
- пояснительная записка (обобщающая вышеназванные пункты).
Заведующий отделом технического творчества
Заведующий сектором ИВТ
Заведующий сектором НИТ
Руководитель направления «Московский
комплекс НИТ ИДО»
Руководитель центральной технологической
лабораторией сектора НИТ
Заведующий базовой учебной лабораторией,
ответственный за сопровождение ИС
Руководитель дем. Зала
Руководитель группы исполнителей проекта
От исполнителей ответственный за инструктаж персонала практикант кафедры
ТИССУ МИРЭА
В.И. Минаков
А.Ю. Паршин
В.А. Мордвинов, к.т.н., про
В.М. Кроль, д.б.н., проф.
А.С. Гниденко
А.А. Бултышкин
Е.Е. Чехарин
С.С. Фроловичев
П.А. Шмаков
Понятие: Процедуры и последовательности проектирования корпоративных сетей. Рекомендации (по материалам лекций проф.В.П.Кулагина).
Комментарий: Основные сетевые протоколы и технологии реализованы в программных и аппаратных средствах ряда фирм, и задача проектировщика корпоративной сети (системного интегратора) - правильно выбрать эти средства для заданных условий конкретного предприятия, обеспечив требуемый уровень производительности и надежности при минимизации затрат.
После определения основных программно-аппаратных средств выполняются этапы:
•
согласование проекта и состава оборудования;
•
поставка оборудования;
•
тестирование сети;
•
конфигурирование портов коммутаторов;
•
сдача в эксплуатацию.
Среди основных рекомендаций следует упомянуть следующие:
1. Информатизация и автоматизация деятельности учреждения должны начинаться с
анализа процессов функционирования его подразделений, а в информационном
обеспечении учебного процесса – с тщательного изучения структуры предметных
областей. Необходимо выявить информационные потребности подразделений, каждого преподавателя и сотрудника, решаемые задачи, информационные потоки
116
между подразделениями, обучающими и обучаемыми, а также с внешней распределенной информационной средой, установить, какие процессы требуют автоматизации и компьютеризации и в какую очередь. Целесообразно проводить эту работу
совместно с работниками самих подразделений, с самого начала выделить сотрудников, которые будут поддерживать и развивать информационную структуру, вычислительные и сетевые средства.
2. Если сеть создается заново (особенно в новых зданиях), целесообразен комплексный подход к проектированию кабельной системы сети. При этом в проекте нужно
учитывать прокладку не только коммуникаций для передачи данных, но и одновременно соединений телефонной связи, проводов пожарной и охранной сигнализации, кабельного телевидения и т.п., а возможно, и использование для этих целей
некоторых общих кабельных соединений.
3. При выборе типа линий связи между отдельно стоящими зданиями необходимо
провести сравнительный анализ проводных линий и радиоканалов.
4. Кабельная система проектируется как независимая. В наиболее популярной схеме
кабельной системы и размещения коммутационного оборудования внутри здания
рекомендуется под коммутационное оборудование отводить помещение на этаже с
максимальным числом рабочих мест или с ограниченным доступом посторонних
лиц, горизонтальную (этажную) проводку выполнять витой парой категории 5
(длина до 90 м) или коаксиальным кабелем, вертикальную проводку (межэтажную)
- ВОЛС или коаксиальным кабелем.
5. Относительно выбора одного из двух наиболее популярных вариантов построения
подсетей (ЛВС) - Ethernet или Token Ring однозначные выводы отсутствуют. Если нагрузка подсети может превышать 35 % (т.е. без учета конфликтов передача
данных в сети занимает 35 % времени), то лучше использовать Token Ring. При
меньшей загрузке предпочтительнее Ethernet, так как обеспечиваются меньшие задержки. Вариант Ethernet можно применять и при большем трафике, но тогда нужно предусмотреть разделение ЛВС на подсети с мостовым соединением между ними. Число подсетей и распределение рабочих мест по подсетям рекомендуется определять по правилу 80/20, по которому 80 % трафика должно сосредоточиваться
внутри подсети и только 20 % следует отводить во вне, иначе эффективность
Ethernet будет невысокой. Следует также рассмотреть целесообразность использования виртуальных ЛВС.
6. При выборе типов коммутационного оборудования полезно ориентироваться на
средства, предоставляемые одной фирмой, иначе возможны нестыковки, несмотря
на общность используемых стандартов, могут возникнуть затруднения при последующей эксплуатации и развитии сети.
7. Если сеть связывает удаленные друг от друга здания, в частности, расположенные
в разных городах, то возможны варианты использования выделенных каналов связи или сетей общего пользования (прежде всего Internet). Второй вариант обходится значительно дешевле, но в этом случае нужно обратить особое внимание на
обеспечение информационной безопасности (разграничение доступа, установка
защитных экранов - брандмауэров и т.п.).
8. Для корректировки и верификации проекта сети нужно использовать имеющиеся
средства имитационного моделирования.
Примерами программ анализа и моделирования вычислительных сетей могут служить COMNET III и OPNET. Ниже приведены краткие характеристики этих
программ.
COMNET III; (фирма CACI Products Company; http://www.caciasl.com). Интерактивное моделирование работы локальных и территориальных вычислительных се-
117
тей. Исходные данные задаются на проблемно-ориентированных языках моделирования MODSIM или SIMSCRIPT с графическими расширениями. На экране ЭВМ изображается топология сети с указанием узлов, линий связи, источников данных (трафика). В результате моделирования определяются "узкие" места, задержки в передаче
данных, загрузка линий, буферов, процессоров, длины очередей, пиковые нагрузки.
Имеется библиотека моделей протоколов и аппаратных средств: маршрутизаторов
(3COM, Cisco, DEC, HP и др.), алгоритмов протоколов (TCP/IP, SNA, RIP, OSPF, IGRP
и др.) и ряда методов доступа (CSMA/CD, FDDI, ALOHA).
OPNET (Planner and Modeler); (фирма OPNET; http://www.mil3.com). Анализ работы различных локальных и территориальных гетерогенных вычислительных сетей, в
том числе высокоскоростных сетей FDDI и ATM, радиоканалов с временным мультиплексированием и др. На входном графическом языке задается структура сетей с указанием процессоров, источников потоков данных, очередей, трансмиттеров и т.п. Система позволяет сравнивать различные архитектуры построения сетей, определять размещение серверов, рассчитывать трафик. В библиотеке системы имеются модели различных протоколов (Ethernet, FDDI, TCP/IP, ATM, PSTN, Frame Relay и другие).
Рис. 10. Условные изображения единиц сетевого оборудования
Математическое обеспечение для моделирования сетей и сетевых протоколов системы массового обслуживания и/или сети Петри. Для структурного синтеза сетей
используют дискретное математическое программирование и экспертные системы,
перспективно применение генетических алгоритмов синтеза. Существуют пакеты интерактивного проектирования сетей. С их помощью можно изобразить поэтажную
схему здания, разместить на ней обозначения компьютеров и сетевого оборудования,
выбрать из базы данных типы оборудования и каналов связи, проверить допустимость
их совместного использования и другие ограничения. Пример такого пакета - NetSuit
Advanced Professional Design фирмы NetSuit Development.
На схемах сетей и во входных языках программ их проектирования принято использовать обозначения единиц сетевого оборудования, показанные на рисунке «Условные изображения единиц сетевого оборудования».
9. Разрабатывается конфигурация сети. Все узлы сети распределяются по рабочим группам, а затем рабочие группы - по подсетям. Исходя из оценок прогнозируемого трафика и его характера, числа узлов и подсетей выбирается структура сети и типы
сетевого оборудования. Если нет уверенности в том, что состав пользователей в рабочих группах будет стабильным, то целесообразно использовать виртуальные ЛВС. Необходимо учесть возможности масштабирования сети, если ожидается ее расширение в
процессе эксплуатации.
Примеры структур корпоративных сетей показаны на приведенном ниже рисунке.
118
Рис. 11. Примеры структур корпоративных сетей, предложенных: а) Cisco Systems; б) Bay
Networks.
Понятие: Постановка задачи по созданию информационной системы (ИС),
поддерживающей профессиональную деятельность преподавателей очной формы
и тьюторов дистанционного обучения, а также учебно-творческий процесс учащихся.
Комментарий: Эффективная компьютерно-сетевая информационная поддержка
работы преподавателя очного обучения и профессиональная деятельность тьютора по
реализации дистанционной образовательной модели любого уровня (простого или
сложного) невозможны при отсутствии соответствующей сетевой информационной\обучающей системы или обобщенно - информационной системы в образовании
(ИС). Информационные системы необходимы в профессиональной деятельности преподавателей всех форм обучения и в повседневной учебно-творческой работе аспирантов, студентов и школьников в контексте выстраивания образовательной индустрии 21
века.
Для того, чтобы решить задачу обретения такой технологии в учебных заведениях необходимо создавать, внедрять и эксплуатировать информационные системы,
поддерживающие тематику преподаваемых дисциплин, то есть по предметных областей, с включением в ИС модулей диагностики, контроля и управления учебным процессом и т. п.
Для большей конкретности изложения методологии и теоретических основ создания и обеспечения полного жизненного цикла ИС будем обращаться в качестве примера к задаче создания ИС по тематике “Мировые информационные ресурсы и сети.
Корпоративные информационные системы в образовании”, поскольку направленность
учебной деятельности ФПК ЦНИТ МГДТДиЮ-МИРЭА-ГНИИ ИТТ “Информика”
совпадает с вышеназванной тематикой. При этом ядро этой системы должно представлять документооборот самого ФПК, а возможности получения информации должны
предоставляться, как сотрудникам ФПК ЦНИТ, прежде всего тьюторам, так и любым
сторонним пользователям – ученикам в системе ДО ФПК ЦНИТ, а также сотрудникам
ГНИИ ИТТ “Информика”, МГДТДиЮ, МИРЭА. Местоположение пользователя не
должно быть ограничено каким-либо регионом. В частности, образовательными и ин-
119
формационными услугами ФПК ЦНИТ должны пользоваться соотечественники России
за рубежом, которых поддерживать средствами ДО ФПК ЦНИТ поручено МИРЭА соответствующим приказом по Минобразованию РФ.
В ходе разработки и эксплуатации информационной системы (ИС) дидактичекого назначения (в образовании) необходимо решать следующие основные задачи:
• Проанализировать и структурировать потоки данных, составить инфологическую
модель будущей системы с четкими разграничениями и описаниями обслуживаемых предметных областей и их источников с опорой на соответствующие требования дидактики и образовательные методологии. Выделить и описать ядро и окружение ИС.
• Разработать и согласовать техническое задание на проект.
• Создать программную поддержку универсального расширения банка данных новыми прикладными и вспомогательными базами данных.
• Построить пользовательский гипертекстовый интерфейс.
• Создать интерфейс администрирования.
• Максимально задействовать необходимые DataBlade модули, в частности «Русский
текст» и Web.
• Разработать технологию наполнения прикладных баз данных.
• Разработать и описать меры по определению и обеспечению полного жизненного
цикла программных средств ИС (следовательно, самой ИС).
• Осуществить первоначальное наполнение и последующее расширение баз данных
ИС сообразно обозначенным характеристикам предметной области (см. п.1).
• Разработать техническую и программную отчетную и инструктивную (проектную)
документацию.
• Выполнить предписанные проектом работы по апробациям, внедрению и эксплуатации ИС на протяжении полного жизненного цикла.
Понятие: Гипертекстовый интерфейс для корпоративной сети и объектнореляционная (ОР) система управления базой данных (СУБД).
Комментарий: Обсуждаемая задача сводится к построению интерфейса одинаково подходящего как для пользователя образовательных услуг, то есть учащегося, так
и для преподавателя, тьютора, методиста, учащегося и т.д.. При этом вопрос ставится о
создании интерфейса, не зависящего от выбранной или уже существующей в практике
платформы – вот цель, к которой следует стремиться при построении современной информационной системы в образовании. Гипертекстовый интерфейс как нельзя более
подходит для этой цели, поскольку к числу его многочисленных достоинств относятся:
‰ независимость от аппаратной платформы;
‰ единый внешний вид на любом компьютере;
‰ стандартное и бесплатное программное обеспечение (ПО) на клиентской части;
‰ привычный для пользователя внешний вид;
‰ единый протокол для передачи информации: (TCP/IP);
‰ связь с сервером через Интернет/Интранет, позволяющая пользователю находиться
в любой географической точке;
‰ использование Интернет\Интранет-технологий обеспечивает универсальность, позволяет пользователям работать с информацией в режиме прямого подключения.
Поскольку данная технология подразумевает подключение пользователя к глобальной сети и использования специальных утилит для просмотра информации
(WEB browsers), достигается стандартизация интерфейсов обмена данными для
различных платформ;
120
‰ технологии Internet и Intranet являются открытыми, поскольку базируются на полностью стандартизированных, задокументированных и доступным каждому протоколах и форматах документов. На данный момент пользователь не зависит от какого-либо поставщика технологий и программного обеспечения, монопольно присутствующего на рынке Internet услуг. Большое количество фирм производителей
специального и прикладного программного обеспечения осуществляют поддержку
Internet технологий. Таким образом, пользователь имеет огромный выбор технических средств, отличающихся по цене и производительности, и может выбирать необходимые ему средства между наборами Internet-решений, предоставляемых различными поставщиками ПО;
‰ Internet технологии являются одними из наиболее испытанных и надежных;
‰ простота использования. Утилиты доступа к информации очень просты и интуитивно понятны даже самому неподготовленному пользователю. Это приводит к
тому, что при использовании Internet технологий не требуется специального обучения пользователей, а также дополнительного обучения при расширении информационного пространства от локальных до глобальных источников.
Понятие: Внешний (пользовательский) интерфейс.
Комментарий: Важнейшим элементом сети Интранет вообще и банка данных в
частности является пользовательский интерфейс, представляемый HTML-страницами
со всевозможными меню, списками, кнопками и т.д. Пользовательский интерфейс
должен обеспечивать интуитивно понятный, простой и быстрый доступ к ресурсам сети Интранет и банка данных. При построении банка данных на основе ОР СУБД, например, Informix 9.13 такой пользовательский интерфейс реализуется путем создания
соответствующих HTML-страниц, поддерживаемых прикладными страницами и тегами внутреннего интерфейса - интерфейса модуля Web DataBlade.
Рассматриваемая в данном примере модель состоит из четырех основополагающих частей:
• добавление
• поиск
• удаление
• изменение
На перечисленные части, возлагаются следующие функции:
Добавление объекта и его атрибутов (или признаков) подразумевает возможность ввода пользователем или перемещения файла с удаленной рабочей станции
(хост-машины) в базу данных. При этом одновременно добавляются атрибуты, которые в общем случае являются также файлом или вводятся пользователем с клавиатуры,
либо выбираются в том или ином виде списка.
Добавление новых элементов в списки (которые могут быть как простыми
наборами значений свойств определенных типов объектов, так и целыми словарями,
списками рубрик по различным направлением).
Поиск, осуществляемый по 3 основным направлениям, а именно:
• контекстный поиск; здесь выбираются документы, в которых встречаются похожие
слова или фразы на заданную пользователем эталонную строку;
• поиск по дате; отбирает все документы принадлежащие определенному периоду
времени;
• специализированный поиск; в данном случае поиск осуществляется по выбранному или введенному значению атрибута или атрибутов (например, поиск по конкретному номеру статьи и номеру журнала).
121
Удаление предусматривает удаление объекта со всеми его атрибутами и связями. Одиночное удаление рекомендуется лишь для объектов, имеющий тип документ.
Изменение делится на два направления:
• изменение атрибутов объекта (например, добавление новых источников, изменение рубрики);
• обновление объекта.
Понятие: Внешний интерфейс администрирования.
Комментарий: Для большей части операций администрирования банка выбирается HTML.
Рассмотрим задачи, возложенные на НТМL интерфейс администрирования.
1. Настройка пользовательского интерфейса (обязательна при расширении банка
данных).
Настройка предоставляется интерактивным диалогом с помощью сценариев организованных группой динамических гипертекстовых страниц. С их помощью добавляются в настройку интерфейса новые базы данных, добавляются новые выражения в
словари, расширяются рубрикаторы. Таким же образом администратор получает информацию о уже настроенных связях физических таблиц с логическими базами данных
и пользовательским интерфейсом. Предусматривается удаление логических объектов и
связей с внешним интерфейсом.
2. Удаление больших, заранее определенных по свойствам групп документов.
Документы теряют актуальность или появляются более новые, также не редки
ошибки при записи, поэтому требуются возможность выборочной очистки баз данных.
Критерием в подобных случаях могут служить определенных свойства или их значения при возникновении типичных ошибок. Для этого предусмотрены соответствующие
средства начиная от стандартного SQL редактора для специальных WHTML страниц и
до более сложных развернутых решений.
3. Заполнение таблиц или добавление в таблицы крупных массивов объектов (в
общем случае с их свойствами).
Для организации быстрого ввода или добавления данных, представляющих простой набор HTML или ASCII файлов, предоставляется возможность записи в специально созданные для этих целей базы данных информации, размещаемой предварительно в файловой системе сервера. Сама операция поддерживается WHTML страницами и SPL функциями.
4. Построение или удаление индексов и т.п.
Понятие: Динамический HTML и единая схема взаимодействия СУБД с
пользователем.
Комментарий: До недавнего времени пользователи Internet имели дело только
со статической информацией, представленной на Web-сайтах. Возможность работы
непосредственно с базами данных, а не с заранее подготовленными гипертекстовыми
или гипермедийными документами, отсутствовала. Однако, для нормальной реализации модели ДО любого уровня сложности и задействования в образовательные технологии информационных систем (ИС) возникает потребность работы именно с базами
данных.
Для работы с базой данных (БД) нужно:
• иметь к БД физический доступ;
• знать структуру БД;
• иметь клиентскую часть СУБД на своем компьютере;
• уметь пользоваться языком запросов.
122
Однако пользователь WWW заведомо имеет лишь Web-броузер и выход в
Internet. Поэтому для получения необходимых данных они должны быть преобразованы в HTML-формат и доставлены ему. То есть, запрос клиента должен динамически
порождать процесс формирования Web-страницы с интересующей пользователя информацией в любом формате, т.к. современные базы данных учебного назначения содержат самую разнообразную информацию: текст, трехмерную графику, аудио, видео
и т.д.
К реализации механизма доступа к базам данных через Internet, в настоящее
время можно выделить два подхода:
• формирование запроса к базе данных на компьютере-клиенте;
• формирование запроса к БД со стороны Web-сервера.
Одним из средств динамического доступа к базам данных при формирование
запроса на стороне Web-клиента является предложенная компанией SUN Microsystems
технология Java, которая ориентирует взаимодействие между клиентом и сервером на
поток команд, а не данных. В ходе сеанса обеспечивается фоновая подкачка через сеть
на компьютер клиента программных агентов — апплетов, которые берут на себя функции обеспечения гибкого взаимодействия с сервером баз данных.
Технология разработки HTML-документа позволяет написать произвольное количество дополнительных Java-программ (Java-апплетов), откомпилировать их в байткод и указать ссылки на соответствующие коды в теле HTML-документа. Получив доступ к документу, содержащему ссылки на апплеты, клиентская программа просмотра
запрашивает у Web-сервера все байт-коды, которые могут начать выполняться сразу
после размещения на компьютере клиента или быть активизированы с помощью специальных команд. Апплет может быть специализирован для работы с внешними базами данных. Кроме того, Java включает развитый набор классов для поддержки графического пользовательского интерфейса.
Развитые средства разработки клиентских приложений представлены различными системами программирования на интерпретируемых языках Java, JavaScript.
Среди них можно выделить Visual Cafe 2.5 for Java корпорации Symantec, JBuilder2
фирмы Inprise (Borland) International и Visual J++ 6.0 компании Microsoft.
Технология Java является основой и для Data Director for Java корпорации
Informix Software. Продукт Data Director for Java — это графическая среда, позволяющая "рисовать" Java-апплеты, которые объединяют элементы управления базой данных
и запускаются через HTTP Web-броузером. Основной компонент пакета Form Painter
предоставляет инструментарий для управления таблицами, кнопками и т.д. Javaапплета. Java-код генерируется в фоновом режиме.
Взаимодействие Java-апплета с внешним сервером баз данных осуществляется с
помощью протокола JDBC, либо путем написания некоторого кода с использованием
механизма RMI (Remote Invocation Method), либо IIOP.
Для динамического доступа к базе данных при формировании запроса на стороне Web-сервера используются:
• включение в HTML-страницу форм запросов для обращения клиента к базе данных;
• внешние по отношению к Web-серверу программы, взаимодействие которых происходит через специфицированный протокол CGI (Common Gateway Interface) или
API (Application Program Interface). (Схема II).
Реализация доступа к базе данных на стороне Web-сервера на основе CGI (схема
II) может быть описана следующим образом:
• при просмотре документа клиент (Web-броузер) встречает ссылку на страницу, содержащую одну или несколько форм для запроса данных из базы;
123
•
клиент запрашивает эту страницу; помимо незаполненных форм страница может
содержать общую информацию о базе данных и о назначении предлагаемых форм;
• если клиента действительно интересует информация из базы данных, которую
можно получить на основе предложенных форм, то он заполняет одну из форм и
отправляет ее на Web-сервер;
• получив заполненную форму, Web-сервер запускает соответствующую внешнюю
программу (CGI-скрипт), передавая ее параметры и получая результаты на основе
протокола CGI;
• CGI-скрипт преобразует запрос, выраженный с помощью заполненной формы, в
запрос на языке сервера баз данных — обычно это SQL (CGI-скрипт осуществляет
компиляцию языка форм в базовый язык сервера баз данных; это может быть простая компиляция с использованием заготовок SQL-операторов);
• CGI-скрипт взаимодействует с сервером баз данных: прямо, если существует жесткая привязка к конкретному SQL-серверу, или с использованием протокола и соответствующего драйвера ODBC, если таковая отсутствует;
• после получения результатов запроса CGI-скрипт формирует соответствующую
HTML-страницу, передает ее Web-серверу и завершает свое выполнение;
• Web-сервер передает сформированную HTML-страницу клиенту, и на этом процедура доступа к базе данных завершается, сервер баз данных разрывает транспортное соединение с клиентом.
CGI-скрипт может быть написан на языках высокого уровня (С, C++, Pascal) или
на командных языках семейства shell, Perl и т.д. CGI-скрипт, выполняющий роль посредника между Web-сервером и другими видами серверов, называется шлюзом. Наличие CGI-скриптов на стороне Web-сервера позволяет, в частности, перенести часть
логики приложения с клиента на сервер. CGI-шлюзы представляют собой средство для
организации трехзвенной архитектуры клиент-сервер. При использовании CGI вся интерпретация запроса пользователя производится CGI-скриптом. Скрипт может быть
ориентирован на выполнение запроса к фиксированной таблице фиксированной базы
данных или выполнять произвольный запрос к одной или нескольким таблицам базы
данных, определяемой в параметрах клиента.
Использование API дает пользователю дополнительные преимущества. Загрузка
и выполнение новой программы в уже существующем адресном пространстве по сравнению с запуском нового независимого процесса гораздо дешевле. API предоставляет
возможность выполнить в адресном пространстве Web-сервера программу, которая соответствует спецификациям на языке HTML. Такая программа должна быть заранее
подготовлена и включена в библиотеку, из которой сервер может производить динамическую загрузку.
Понятие: Сравнение двух механизмов доступа к базам данных: Javaапплетов и CGI-скриптов на стороне Web-сервера (модель “тонкого клиента”).
Модуль Web DataBlade корпорации Informix Software (пример предпроектного
анализа).
Комментарий: Использование Java-апплетов обеспечивает более гибкое решение, чем механизм CGI. Выше уже упоминалось, что апплет — это часть HTMLдокумента. Для включения нового апплета необходимо только перекомпоновать документ. Клиент должен быть достаточно "толстым" для того, чтобы в ограниченный
промежуток времени справиться с интерпретацией всех апплетов.
Использование CGI-скриптов на стороне Web-сервера позволяет клиенту быть
достаточно "тонким", то есть иметь у себя в распоряжении только простые программы
просмотра. Вся работа с базой данных ложится на middleware между Web-сервером и
124
сервером баз данных. Это легкий способ построения трехзвенной архитектуры приложения. Недостатком CGI является отсутствие переносимости между различными платформами.
При использовании обоих механизмов остается нерешенной одна проблема, а
именно: проектирование и написание процедурного кода (Java-апплетов для первого и
CGI-скриптов для второго подхода соответственно). Решить указанную проблему призвана разработка компании Informix Software — Web DataBlade® Module.
Корпорация INFORMIX Software выпустила новую версию динамически подключаемого к серверу баз данных INFORMIX®-Universal Server дополнительного модуля Web DataBlade® INFORMIX-Universal Server является объектно-реляционной
СУБД, т.е. включает совместное использование реляционного и объектноориентированного подхода. С одной стороны, это позволяет использовать SQLзапросы; с другой стороны, работать с объектами любой структуры и определять пользовательские типы данных и методы работы с ними. С помощью Web DataBlade
Module в Web-страницы можно включать форматы ввода и представления данных, связанные непосредственно с базой данных. Подобная страница-приложение, представляющая собой программу со встроенными SQL-операторами и тегами HTML, позволяет абоненту WWW обращаться к базе данных с собственными запросами.
Модуль Web DataBlade базируется на технологии DataBlade®, предназначенной
в первую очередь для дополнения ядра СУБД поддержкой новых типов данных. Для
модуля Web DataBlade таким новым типом является "тег" (объект присоединения гипертекстовой связи). Он содержит ссылку на элемент хранения в базе данных и на то
приложение, которое необходимо запустить для его обработки (например, WWWброузер или средство воспроизведения мультимедиа-последовательностей).
С Web-сервером такое приложение взаимодействует посредством интерфейса
CGI/NSAPI/ISAPI и использует все достоинства этого механизма работы с базами данных. Однако теперь разработчику не придется прибегать к сложному программированию сценариев на языке Perl. С использованием модуля Web DataBlade нет необходимости создавать CGI-приложения для динамического получения данных. Для этого
формируются HTML-страницы, которые включают теги и функции модуля Web
DataBlade, динамически выполняющие заявленные SQL предложения и форматирующие результаты. Такие страницы называются Application Pages (AppPages). Теги модуля Web DataBlade расширяют концепцию тегов HTML, позволяя разработчикам документов HTML практически полностью избежать написания сложных сценариев CGI.
(Это обстоятельство может весьма содействовать профессиональной деятельности работников образования, поскольку уменьшает меру их отвлечения от непосредственной
образовательной деятельности на работу по технологическому обеспечению образовательного процесса. Именно поэтому в настоящей публикации указанному вопросу отводится значительное место).
Функциональность страниц-приложений в значительной мере обусловлена не
программным кодом, а хранимой в базе данных информацией, которую можно легко и
быстро менять. Модификация страниц может выполняться с приемлемой для клиента
Web скоростью. Ответом на запрос пользователя будет динамическое формирование
на WWW-сервере мультимедийной страницы, содержащей результаты запроса, с поддержкой сервиса СУБД. Основная часть вычислительной нагрузки при исполнении
приложения-страницы ложится на сервер, что существенно уменьшает трафик.
В Web DataBlade Module включено основанное на технологии Web-броузера инструментальное средство Application Page Builder, значительно ускоряющее создание и
модификацию Web-приложений. Ускорению разработки способствует также наличие
набора заготовок типовых страниц. Реализовано кэширование крупных объектов, что
125
снижает нагрузку на СУБД, позволяя обойтись без повторной выборки не изменяющихся со временем данных. Кроме того, теперь поддерживается программное обеспечение Web-сервера Netscape Web Server с интерфейсом прикладного программирования Netscape API (NSAPI). Это дает возможность воспользоваться механизмами защиты информации и обращения к Java-классам, встроенными в продукты Netscape. Поддерживается также программный интерфейс Web-сервера Microsoft, Internet Information
Server API (ISAPI).
Дополнительный комментарий к структуре модуля Web DataBlade WebDriver:
• Как клиентское приложение INFORMIX-Universal Server, строит SQL-запросы,
выполняемые функцией WebExplode, для получения AppPages от базы данных
INFORMIX-Universal Server.
• Структура модуля позволяет возвращать конструкции HTML, полученные в результате работы WebExplode, на Web-сервер с помощью интерфейсов NSAPI,
ISAPI или CGI.
• Функция модуля WebExplode:
ƒ формирует динамические HTML страницы, основанные на данных исходной базы;
ƒ осуществляет разбор AppPages, содержащих теги модуля Web DataBlade внутри
HTML;
ƒ динамически строит и выполняет предложения SQL и инструкции, встроенные
в теги модуля Web DataBlade;.
ƒ форматирует результаты этих предложений и инструкций и возвращает полученную HTML страницу клиентскому приложению.
• Модуль Web DataBlade содержит свои собственные встроенные SGMLсовместимые теги и атрибуты, которые делают возможным выполнение SQLпредложений внутри AppPages.
Несколько замечаний по архитектуре Web DataBlade.
Доступ к базе данных осуществляется следующим образом:
• Если URL содержит WebDriver-запрос, Web-броузер делает запрос на Web-сервер
для вызова WebDriver.
• Базируясь на конфигурационной информации, WebDriver составляет SQLпредложение на получение запрашиваемой AppPage.
• После этого выполняется функция WebExplode:
‰
WebExplode возвращает запрашиваемую AppPage из таблицы Webприложений, хранящейся в исходной базе данных;
‰
выполняет SQL-предложения внутри этой AppPage, используя теги модуля
Web DataBlade;
‰
формирует результаты и возвращает полученную HTML-форму WebDriver.
• WebDriver возвращает полученную HTML-форму на Web-сервер, который передает HTML-страницу для представления клиенту Web-броузером. Принципиально
приведенная схема доступа к базе данных аналогична описанной выше. Однако,
для реализации доступа пользователю нет необходимости создавать CGIприложения для динамического получения данных — все связанные с этим действия реализуются описанными в модуле функциями.
С помощью WebDriver возможно получение больших объектов, таких как изображения, непосредственно из базы данных INFORMIX-Universal Server, используя
SQL запросы.
Таким образом, создание Web-приложений — другими словами, формирование
Web-страниц с использованием мультимедийной информации — сводится к созданию
126
AppPages, и INFORMIX-Web DataBlade позволяет сделать это динамически, используя
перечисленные выше средства.
Понятие: Пример анализа и обеспечения жизненного цикла банка данных
(БД) в процессе проектирования информационной системы (ИС).
Комментарий: Ниже в формате нескольких тематических информационных модулей фрагментально рассматривается пример анализа и обеспечения полного жизненного цикла БД в процессе проектирования ИС учебного и\или управленческого назначения а среде Informix (пример разработан инж. И.С.Лысых).
В состав указанного примера включены и оформлены отдельными информационными модулями:
• определение основных стадий жизненного цикла БД на предпроектной стадии;
• разработка технического задания на проектирование;
• эскизное проектирование;
• техническое проектирование;
• рабочее проектирование и внедрение;
• эксплуатация и сопровождение;
• снятие с эксплуатации (здесь не приводится).
Разработка модели ИС в рамках указанного примера включает следующие модули:
• разработка состава и структуры БД;
Понятие: Основные стадии жизненного цикла банка данных и этапы проектирования ИС (применительно к рассматриваемому примеру проектирования
ИС в среде Informix).
Комментарий: Совокупность технических средств, программных средств и реализованного банка данных часто называют системой банка данных.
Развитие системы банка данных во времени удобно рассматривать в рамках
концепции ее жизненного цикла. В соответствии с этой концепцией жизненный цикл
системы банка данных делится на несколько отдельных стадий и этапов работ по
проектированию, внедрению и сопровождению в эксплуатации информационной системы, а именно:
1. Стадия технического задания, или стадия формулирования и анализа требований.
2. Стадия эскизного проектирования, или стадия концептуального проектирования.
3. Стадия технического проектирования, содержащая этапы проектирования реализации и физического проектирования банка данных.
4. Стадия рабочего проектирования, или стадия реализации банка данных, включающая этапы разработки и наполнения банка данных до некоторого заданного объема данных, разработки программ и программной документации и испытания банка
данных.
5. Стадия внедрения..
6. Стадия промышленной эксплуатации и сопровождения, включающая этапы пополнения банка данных, его поддержки, модификации и адаптации, то есть включающая стадию продолжающейся разработки.
Техническое задание на проектирование.
Стадия технического задания (ТЗ) является наиболее трудоемкой и длительной
фазой процесса проектирования, но и наиболее важной. Основными задачами этой стадии являются:
• Постановка задачи.
127
•
•
Сбор исходных материалов.
Сбор требований, предъявляемых к содержанию и процессу обработки данных
всеми известными и потенциальными пользователями банка данных.
• Анализ исходных материалов и требований.
• Формулирование технического задания.
• Согласование и утверждение технического задания.
Эскизное проектирование.
Эскизное проектирование имеет целью построение независимой от СУБД информационной структуры банка данных на основе объединения информационных требований известных и потенциальных пользователей. Фактически эскизное проектирование является предварительной разработкой концептуальной структуры (схемы) банка данных, составляющей представление точки зрения пользователей на предметную
область и независимой ни от СУБД, ни от технических и программных средств.
На стадии эскизного проектирования полезна быстрая разработка макета банка
данных в совокупности со средствами доступа к нему (пользовательский интерфейс).
Такой макет позволяет известным пользователям качественно оценить правильность
заложенных в концептуальную структуру (схему) банка данных решений.
Стадия эскизного проектирования завершается разработкой, согласованием и
утверждением пояснительной записки к эскизному проекту.
Техническое проектирование.
Стадия технического проектирования содержит этапы проектирования реализации и физического проектирования банка данных. На этапе проектирования реализации разрабатывается структура банка данных, представляющая собой СУБДориентированное описание данных, или схему, или модель данных, или логическую
структуру данных, обычно выраженную в терминах языка описания данных, определяющую единицы данных и задающую отношения между ними. На этом же этапе определяются набор возможных запросов к банку данных, составляемых с использованием языка манипулирования данными, а также пользовательский интерфейс с банком
данных. На этапе физического проектирования банка данных определяются физические параметры банка данных в целом, составляющих его баз данных, таблиц, словарей, рубрикаторов и других элементов, а также единиц данных.
Стадия технического проектирования завершается разработкой, согласованием
и утверждением пояснительной записки к техническому проекту, содержащей подробное формализованное описание реализации системы банка данных и ее структуры
(схемы).
Рабочее проектирование и внедрение.
Стадия рабочего проектирования, или стадия реализации банка данных, включает этапы разработки и наполнения банка данных до некоторого заданного объема
данных, разработку программ и программной документации на основе подробного
формализованного описания реализации системы банка данных и ее структуры (схемы), выработанного на стадии технического проектирования, и испытания банка данных.
На стадии рабочего проектирования после разработки и наполнения банка данных обычно проводится его опытная эксплуатация, по результатам которой принимается решение о дальнейших мероприятиях по его доработкам, испытаниям, внедрению
и сопровождению.
128
На стадии внедрения банк данных передается в промышленную эксплуатацию,
о чем составляется ведомственный акт. В учебных заведениях как и в промышленных
и научных организациях должно стать правилом актировать все разработки, внедряемые в учебный процесс, в том числе и созданные средства информационного обеспечения учебного процесса. Выполнение всех стадий проектирования, сопровождения проекта и его внедрения и актирования этого факта должны входить в прямые непосредственные обязанности технологов НИТ и ДО образовательных учреждений. Это положение авторы также просят считать одним из основополагающих выводов настоящей публикации, посвященной подготовке технологов
НИТ и ДО для сферы образования.
Промышленная эксплуатация и сопровождение.
Стадия промышленной эксплуатации и сопровождения включает пополнение
банка данных, его поддержку, модификацию и адаптацию, анализ функционирования,
которые должны осуществляться в соответствии с требованиями, сформулированными
в эксплуатационной документации, разработанной на стадии рабочего проектирования.
Пожалуй, наиважнейшей работой на этой стадии является анализ функционирования
банка данных, позволяющий выявлять его узкие места и на основе такого анализа вносить соответствующие изменения в банк данных, его интерфейсы и т.д.
Поддержка банка данных должна обеспечивать его целостность, эффективное
восстановление после сбоев, безопасность, своевременное обновление и актуализацию
данных.
Понятие: Модель информационной системы (ИС). Состав и структура банка данных (БД) на примере проектирования ИС в среде Informix (автор проекта
И.С.Лысых).
Комментарий: В виде примера покажем реализацию задачи проектирования ИС
в среде Informix на основе использования в качестве сервера высокопроизводительной
станции SUN. Такой пример позволяет развернуть и показать палитру современных
высокопроизводительных программно-аппаратных средств. Безусловно, в реальной
практике многих учреждений образования (особенно небольших) решения могут быть
проще и дешевле. Так, дорогостоящий и требующий высокой квалификации обслуживающего персонала SUN можно заменить на аппаратуру на базе ПК Pentium, упростить
маршрутизацию и т.д.
В предлагаемом примере проекта ИС Cicero (автора проекта И.Лысыха) система
этого банка данных составляется из следующих основных компонентов:
¾ сервер Sun Ultra Enterprise 150 с операционной системой Solaris 2.5.1 и СУБД
INFORMIX 9.12, являющийся центральным аппаратным звеном системы и хранилищем данных;
¾ сервер FireWall на базе ПК IBM PC с OS UNIX (Linux), обеспечивающий безопасность системы;
¾ рабочие станции пользователей на базе ПК IBM PC с MS Windows 95, являющиеся
основными инструментами общения с банком данных Cicero и управления им;
¾ инструментальные рабочие станции разработчиков ПО на базе ПК IBM PC с MS
Windows 95, являющиеся основными инструментами создания и сопровождения
системы управления банком данных Cicero;
¾ сеть под протоколом TCP/IP.
129
В предлагаемом проектом варианте интранет рабочие станции могут быть подключены к серверу непосредственно через локальную сеть TCP/IP, либо через модемы,
провайдеров услуг Интернет (ISP) и собственно Интернет, если рабочие станции физически удалены от корпоративной сети. Возможен и третий вариант подключения рабочих станций к сети - соединение по протоколу "point-to-point" (PPP) через модемы и
телефонные линии.
Сервер банка данных и СУБД.
В рассматриваемом примере используется сервер Sun Ultra Enterprise 150.
Этот сервер предлагает полное, надежное и высокопроизводительное решение
для сетевого сервера с высокой системной пропускной способностью и развитыми
возможностями сетевого сервера и сервера приложений.
Архитектура сервера обеспечивает поддержку объектно-реляционного подхода
в управлении базами данных в СУБД. Такое решение является следующим шагом
вслед за распространением объектно-ориентированных СУБД.
Реляционные СУБД, в отличии от чистых объектно-ориентированных СУБД,
имеют реально работающие стандарты - стандарты на язык запросов SQL.
Enterprise 150 легко интегрируется в неоднородную среду и обеспечивает высокую производительность, необходимую для таких приложений, как Интернет, интранет
и такие базы данных, как Oracle, Informix, Sybase.
С помощью Enterprise 150 легко управлять и взаимодействовать с любым ПКклиентом, который может иметь быстрый доступ к приложениям, периферийным устройствам и сети, интегрированным данным сервером.
Enterprise 150 работает в операционной среде Solaris, ведущим UNIX решением,
с более 10 000 доступными на сегодняшний день приложениями. Обладая свойствами
высокой устойчивости, масштабируемости и защищенностью, Enterprise 150 поставляется с программным обеспечением Solstice AdminSuite, Solstice DiskSuite и Solstice
Backup, обеспечивающим одни из лучших средств сетевого управления.
В системе используется Netscape Enterprise Server - Web сервер, отвечающий
современным требованиям.
Основная идея Web-сервера в рассматриваемом примере проста: вместо того
чтобы создавать web-узел как трудно контролируемое сборище файлов различных
форматов, разнообразных скриптов и дополнительных утилит, используемая технология IUWA (технология универсальной архитектуры для работы в WEB) позволяет хранить весь web-узел в базе данных, обеспечивая максимальную производительность,
масштабируемость, гибкость и управляемость. Все содержимое web-узла, включая тексты произвольного формата, картинки, видео и аудио ролики, карты, шаблоны и логика приложений хранятся в единой базе данных и доступны для работы на клиенте, сервере или ПО промежуточного слоя.
При этом достигаются:
• хранение всей логики web-приложений и полного содержания web-узла в базе данных обеспечивает максимальную прозрачность модификации приложений;
• масштабируемость сервера БД обеспечивает адекватную возможность значительного роста "мощности" web-приложения и роста числа пользователей;
• возможности встроенной репликации БД серверов Informix позволяют легко и эффективно строить распределенные web-узлы;
• виртуальная Java машина встраивается непосредственно в INFORMIX Universal
Server;
• поддержка парадигмы "push computing" - т.е. интересующая пользователя информация доставляется ему автоматически, в режиме "подписки", без необходимости
постоянного "плавания по Internet в поисках необходимой информации.
130
Компонент Netscape LiveWire этого сервера позволяет создавать приложения
“клиент-сервер”, предназначенные для работы в Интернет, а также обеспечивает создание динамических HTML страниц с помощью языка программирования JavaScript.
В свою очередь LiveWare состоит из трех главных компонентов:
1. Site Manager и компилятор LiveWire,
2. LiveWire-расширение сервера,
3. Netscape Navigator Gold.
Site Manager является главным графическим интерфейсом для разработчиков
приложений LiveWire и Web-мастеров. Он предоставляет множество шаблонов для
создания новых Web-узлов, позволяя быстро создавать скелет для содержимого Webузла, визуальный интерфейс drag-and-drop для управления Web-узлами, поддерживающий автоматическое управление гиперссылками между документами Web-узла,
графический интерфейс для компиляции приложений LiveWire.
Компилятор LiveWire позволяет создавать приложения LiveWire, имеющие
встроенные в HTML предложения на языке JavaScript.
LiveWire-расширение сервера совместно с сервером Netscape выполняет приложения, создающие интерактивные Web-страницы. Это расширение встраивается в серверы Netscape начиная с версии 2.0. LiveWire-расширение сервера предоставляет объектную основу для разработки серверных приложений, а также менеждер приложений
для добавления, модификации, запуска, остановки и удаления приложений.
Netscape Navigator Gold является изданием Netscape Navigator, которое обеспечивает интерфейс WYSIWYG ("what you see is what you get") для создания и редактирования HTML-страниц, включая возможность редактирования предложений
JavaScript, встроенных в HTML.
Объектно-реляционная СУБД INFORMIX Universal Server представляет собой
одно из лучших на сегодняшний день решений - параллельную архитектуру баз данных, широкие возможности по администрированию и высокую производительность,
неограниченную регулируемую расширяемость, минимальную зависимость от операционной системы, автоматическое распределение задач внутри системы.
ОРСУБД INFORMIX Universal Server обладает двумя существенными преимуществами перед другими СУБД того же уровня - максимальной производительностью
и масштабируемостью, и неограниченной расширяемостью, обеспечиваемой технологией DataBlade, позволяющей обрабатывать любые типы данных - стандартные и определяемые пользователем (существуют модули DataBlade для решения статистических
задач, многомерного анализа, извлечения данных и их очистки, поддержки геопространственных данных, временных рядов, добычи данных, изображений, управления
документами, видео, аудио и многих других типов данных и аналитических функций,
составляющих основу реализаций хранилищ данных), не требуя при этом изменения
инфраструктуры базы данных. Архитектура Universal Server позволяет прозрачно использовать все эти типы информации непосредственно в базе данных, а не оперировать
с ними вне ее, как это бывает необходимо при работе с другими базами.
Все перечисленные достоинства обсуждаемого проектного решения делают его
весьма привлекательным, хотя сложным и дорогостоящим, для развитых систем ДО.
Подробности и обоснование проекта можно найти в электронном приложении к УМК
на сервере ЦНИТ. Проект сопровождается там же подробным описанием интерфейса,
прилагаемого программного обеспечения, среды разработки и инструментами для создания собственных приложений.
Однако, уместно еще раз напомнить, что приведенное решение – это только
пример из массы других возможных решений по созданию ИС в образовании.
131
Рис.12.
Рис. 13.
132
Рис. 14. INFORMIX-DBAdmin Toolkit для ОС Windows 95/NT
Сервер обеспечения безопасности системы.
Серверы FireWall и Proxy предназначены для защиты корпоративной сети от
несанкционированного проникновения из вне.
Взаимное расположение сервера FireWall и сервера Proxy, их взаимодействие
между собой и с ресурсами внутренней сети (серверы, рабочие станции и т.д.) определяют уровень защищенности сети, порядок и время доступа и удобство работы.
Сервер FireWall выполняет защитную функцию ограничения доступа к внутренним ресурсам системы.
Функционирование сервера основано на принципе ограничения "пропуска" IPпакетов к серверам и рабочим станциям сети.
Наиболее продуктивным в смысле защиты является динамический сервер
FireWall, который в зависимости от потребности "открывает" или "перекрывает" определенные входы в систему.
Сервер Proxy позволяет заменять IP-адрес источника внутри сети, кэшировать
для этого источника данные, переправлять их другим хост-машинам сети, и т.д. Сервер
Proxy необходим в случае, когда адресное пространство зоны (домен) отнесено к общедоступному набору (например, 192, 168, X, X). Сервер Proxy выполняет две функции - шлюза и кэша.
Рабочая станция пользователя и инструментальная рабочая станция разработчика ДО.
Рабочая станция пользователя является основным инструментом для работы с
банком данных, сетями Интранет и Интернет.
Технические средства рабочей станции - персональный компьютер IBM PC с
процессором Pentium, объемом оперативной памяти от 16 МБ и выше, операционной
системой Windows 95/NT, UNIX или другой, броузерами Netscape и/или Microsoft версий 4.0 и старше и с офисными приложениями, такими, как MS Office 97, Adobe
PageMaker 6.5 и др., либо персональный компьютер Apple Macintosh с аналогичными
характеристиками и программным обеспечением. Можно заметить, что указанный вы-
133
ше набор характеристик скорее всего относится с равным успехом к рабочим станциям
в самых различных системах ДО. Поэтому рекомендованный здесь набор средств программно-аппаратной поддержки рабочих станций пользователя можно считать достаточно универсальным для учащихся и тьюторов, работающих на этих станциях в системе ДО. Полагаем, что это также является одним из выводов настоящей публикации.
Инструментальная рабочая станция разработчика ПО является основным
инструментом для разработки программного обеспечения ОРСУБД, прикладного программного обеспечения банка данных, сети Интранет и серверов Интернет. Станция
является рабочим местом тьютора или технолога по НИТ, если указанные специалисты
занимаются разработкой программного обеспечения. Реальна ситуация, когда функции
системного программиста и тьютора (технолога НИТ) разнесены. Тогда рабочим местом и тьютора и технолога НИТ (менее вероятно) является рабочая станция пользователя, охарактеризованная выше. Но вернемся к станции разработчика ПО.
Технические средства инструментальной рабочей станции - персональный компьютер IBM PC с процессором Pentium 166 МГц и выше, объемом оперативной памяти
от 32 МБ и выше, жестким диском (накопителем на жестком магнитном диске, HDD)
объемом от 2 ГБ и выше, операционной системой Windows 95/NT, броузерами Netscape
и/или Microsoft версий 4.0 и старше и со всеми офисными приложениями, которые будут использоваться на рабочей станции пользователя сети и банка данных Cicero, установленным пакетом корпорации Borland средой RAD - C++ Builder, а также с клиентскими частями инструментальных средств ОРСУБД INFORMIX. Такие характеристики
и возможности присущи любому современному компьютеру. Отнесем этот вывод также к числу резюме публикации.
Схема банка данных
В основу конструкции банка данных любой современной ИС в образовании закладывается концепция «максимальной гибкости» его структуры. Такой же подход
имеет место в обсуждаемом примере. Сущность предлагаемой концепции состоит в
том, что контроль целостности данных и управление процессами наполнения банка
данных и выборки данных выполняются прикладными программными средствами, что
снимает значительную часть ограничений, накладываемых на физическую структуру
(схему) банка данных.
Предлагаемый подход требует разбиения схемы банка данных по крайней мере
на две части - системную и информационную.
Системная часть является управляющей, расширяющей и дополняющей системную – в нашем случае ОРСУБД Informix 9.12, а информационная часть представляет собой специальным образом организованное хранилище данных.
В свою очередь информационная часть разбивается на две части - прикладную и
служебную.
Прикладная часть предназначается для хранения содержательных данных, а
служебная представляет собой таблицы рубрикаторов, словарей, тезаурусов и пользователей и предназначается для управления доступом к базам данных и для организации
эффективных процедур поиска данных.
Достоинством предлагаемого подхода является возможность построения гибких
логических связей между хранимыми в базах данных объектами (частным случаем
объекта является документ). В случае необходимости логическая структура некоторой
базы данных может быть изменена без изменения ее физической структуры (схемы),
но, возможно, такое изменение потребует модификации прикладных программных
средств, составляющих прикладную часть ОРСУБД.
134
Другими словами, прикладная часть ОРСУБД, представляемая прикладными
программными средствами, состоит из системных таблиц, специальных процедур и
функций, обеспечивающих манипулирование данными (занесение в БД нового объекта, его регистрацию, поиск, модификацию и т.д.), и эти системные таблицы, процедуры
и функции должны разрабатываться в любом случае, независимо от принятой концептуальной структуры (схемы) банка данных, так как в любом случае взаимодействие с
ОРСУБД Informix 9.12 осуществляется через модуль Web DataBlade, и это требует создания некоторого дополнительного инструментария в виде прикладных страниц
(AppPages), процедур и функций (которые также являются объектами хранения системной базы данных).
Системная часть банка данных предназначена обеспечить инструментальные
программы необходимой информацией, описывающей специфические особенности
структуры таблиц баз данных, но которые отсутствуют в системных таблицах ОРСУБД
Informix 9.12. Это значит, что стандартная информация, требуемая СУБД для обеспечения работы системы, хранится в системных таблицах и используется, в том числе,
инструментальными программными средствами системы.
Но при работе системы этой информации недостаточно. Требуются дополнительные данные о вводимых значениях - их тип и представление на экране. Кроме того,
при построении форм для ввода данных требуется представить на русском языке подсказки и идентификацию полей. Эта информация также отсутствует в системных таблицах. Таким образом, системная часть банка данных предназначена дополнить системную базу СУБД, и является промежуточным звеном между стандартным инструментарием ОРСУБД Informix 9.12 и прикладной системой - банком данных.
Служебная часть банка данных представляет собой таблицы рубрикаторов,
словарей, тезаурусов и пользователей и предназначается для управления доступом к
базам данных и для организации эффективных процедур поиска данных.
Таблицы пользователей содержат информацию обо всех типах пользователей
(суперпользователь, администраторы, редакторы, разных рангов пользователи) и о их
правах доступа.
Таблицы рубрикаторов содержат перечисления рубрик, общих для всех прикладных баз данных, составляющих банк данных конкретных образовательных учреждений или систем ДО.
Словари и тезаурусы представляют собой специальным образом организованные таблицы, позволяющие строить эффективные процедуры ассоциированных связей
и поиска объектов (в частном случае - документов) в базах данных банка данных.
Прикладная часть банка данных предназначается для хранения содержательных данных. Прикладная часть представляет собой сборник тематических баз данных,
таких, как, например, БД «Новости рынка телекоммуникаций и информационных технологий», БД «Телекоммуникации и связь» и т.д. – относящихся к выбранной здесь в
качестве примера предметной области образования.
Механизм расширения банка данных
Под расширением банка данных будем понимать добавление новых баз данных
в прикладную часть банка данных.
Банк данных состоит из совокупности баз данных. В свою очередь каждая база
данных состоит из группы таблиц.
Таблицы делятся на три основные категории: основные, таблицы дополнительных объектов и таблицы дополнительных свойств объекта документ.
Рассмотрим эти категории более подробно.
Начнем с необходимого в дальнейшем определения.
135
Тип хранимого объекта документ - это представленный в HTML виде текст,
принимаемый за минимальную единицу и содержащий информацию, связанную с тематикой информационной системы. Его физическим представлением является тип
Datablade модуля "Русский текст" RedDocDesc.
Основные; таблицы, содержащие тело, основные свойства и ссылки на дополнительные свойства объекта документ.
Таблицы дополнительных объектов; содержат, как правило, дополнительные к тематике базы данных объекты (например, для базы данных "Новости рынка ТК и
ИТ" это могут быть рубрика и регион).
Таблицы дополнительных свойств объекта документ; здесь хранятся свойства, на
выделенные как отдельные объекты.
Теперь рассмотрим технологию расширения банка данных.
Ее можно разделить на три этапа:
1. Проектирование новой базы данных согласно выше описанной структуры банка
данных и принятой в проекте модели шаблона таблицы.
2. Создание и заполнение таблиц новой БД
3. Настройка интерфейса на новую БД, используя гипертекстовый интерфейс администрирования (для контекстного поиска и поиска по дате) и Data Director for web
для добавления новой HTML страницы в специализированный поиск.
Реализация средств построения и обслуживания. Пользовательский интерфейс.
Пользовательский гипертекстовый интерфейс представлен группой динамических HTML страниц, которые обеспечивают связь между банком данных и конечным
пользователем.
В проекте ИС должны быть определены и синтезированы внешний вид и назначение основных страниц пользовательского интерфейса.
Основные среди них следующие:
Расширенный контекстный поиск. Определяются средства (модули, например, “Русский текст”) поиска документов, метод поиска, временной период поиска, задаются вид и порядок списка результатов поиска. Здесь же перечисляются и задаются
базы данных для проведения поиска, например, в рассматриваемом проекте ДО, “Интернет-технологии в образовании”, “Интранет-технологии в образовании”, “Екстранеттехнологии в образовании”,…..”Все базы данных.”. Расширенный контекстный поиск
предназначен для поиска в банке данных документов (статей, электронных модульных
учебных пособий и т.д.), удовлетворяющих определенным условиям.
Перед началом поиска необходимо указать базы данных, в которых будет выполняться поиск документов (статей), путем активирования флажков у названий соответствующих баз данных. Далее необходимо выбрать наиболее подходящий метод поиска. В число этих методов для дидактических систем можно рекомендовать включить
следующие:
Точный поиск фразы (со всеми ее словами, следующими в заданном порядке).
Приближенный поиск фразы (порядок слов в строке для поиска – ключе не
важен).
Нечеткий поиск с перестановками и\или с замещениями (для поиска документов, в которых имеются ошибки).
Логический поиск.
Контекстный поиск (простой). Как правило, имеет такое же определение модулей, похожее оформление интерфейса и схожий перечень баз данных. Простой контекстный поиск отличается от расширенного только тем, что нельзя указать тип поиска. Здесь используется точный поиск фразы. Такая упрощенная страница облегчает ра-
136
боту пользователя (учащегося, тьютора, например, при поиске и проверке многочисленных контрольных работ).
Поиск по дате. Он предназначен для поиска документов, содержание которых
относится к определенному промежутку времени. Промежуток задается как начальная
и конечная дата включительно.
Специализированный поиск. Этот вид поиска происходит по критериям, которые относятся только к определенной базе данных. Например, для БД по данной
дисциплине это номер темы, номер вопроса в теме, наименование сопровождающего
тему и вопрос источника, если источник известен или по всем имеющимся в базе источникам к вопросу. При этом поиск может выполняться как по одному критерию, так
и в любом их сочетании.
Результат определяется путем связи критериев по логической связке "и".
Вывод результатов любого типа поиска:
При выдаче результатов можно управлять следующими тремя параметрами:
1. Хронологическая сортировка
a.
Обратный хронологический - более поздние статьи - первые
b.
Хронологически - более ранние статьи - первые
c.
Произвольный - сортировка не выполняется
2. Количество статей на одной странице, вывод результатов разделяется на страницы
по N статей в каждой.
3. Вид каждой статьи в выдаваемом списке он может быть заголовком, заголовком и
фрагментом текста, заголовком и полным текстом статьи. Фрагмент текста - это
300-500 символов от начала статьи. Полный текст - вся статья целиком. Заголовок Имя базы данных плюс атрибуты статьи, такие как порядковый номер, номер журнала, дата и т.п. При этом должна быть предусмотрена возможность предоставления информации о базе данных ее пользователям.
4. Интерфейс администрирования банка данных.
Гипертекстовый интерфейс администрирования состоит из группы страниц, которые позволяют внести информацию о новой, но уже существующей базе данных, в
системные таблицы банка данных.
Итак, необходимы страницы для добавления/удаления базы данных, таблицы и
отдельного поля.
Рассмотрим процесс добавления новой базы данных в виде последовательности
страниц (для примера возьмем базу данных к учебной дисциплине настоящего блока из
трех дисциплин ДО «Мировые информационные ресурсы и сети. Корпоративные информационные системы в образовании»):
Содержательная часть страниц интерфейса администрирования банка данных
может содержать:
1. добавления/удаления логической базы данных,
2. добавление информации о таблице,
3. добавление поля,
4. настройку полей, различного сервиса.
Идя по ссылке «Добавить поле» попадаем на следующую страницу. Например:
База данных: «Мировые информационные ресурсы и сети. Корпоративные
информационные системы в образовании»)
Таблица: “tit articles”
Новое поле:
Далее вводятся имя поля, заголовок, тип поля, его статус и активность.
Внутренний интерфейс.
137
Внутренний интерфейс банка данных в обсуждаемом примере проекта представлен SPL функциями (SPL – storage procedure language). Вторая часть представлена
в виде специальных WHTML тегов WEB DataBlade модуля).
WHTML теги предназначены для использования внутри WHTML страниц для
выполнения следующий определенный функций:
1. производить выборку из выбранных баз данных документов, удовлетворяющим
критериям поиска,
2. формировать страницу с указанным пользователем количеством отсортированных
документов, включая навигацию внутри страницы,
3. разбивать выведенный локумент на несколько частей (для более удобного просмотра в броузере). Этот тег формирует список гипертекстовых ссылок на все эти
части,
4. формировать гипертекстовую ссылку на ресурс базы данных, с возможностью задания параметров и использования картинки в качестве видимой части,
5. отвечать за определение параметров вводимых результатов с необходимой начальной установкой умолчаний,
6. формировать гипертекстовую ссылку на документ базы данных, использующую
идентификатор события для соответствующего документа
После того, как пользователь получил какую-то часть результатов поиска, он
может указать какие из этих документов выдать ему в отдельное окно на чистую страницу без колонтитулов. Таким образом соответствующая динамическая html страница
помещает указанные статьи в отдельное окно.
Внутренний SPL интерфейс можно разделить на следующие основные группы
функций:
1. Функции поддержки системной части банка данных
2 Функция регистрации события
2 Функция записи информации о новой базе данных в системные таблицы банка
данных
2 Функция записи информации о таблице новой БД в системные таблицы банка
данных
2. Функции поддержки WHTML страниц гипертекстового интерфейса
2 Группа функций для создания содержания WHTML страницы, отвечающий за
вывод информации о существующей базе данных
2 Функция создания списка ссылок на HTML страницы, которые содержат полный список документов, полученных в результате поискового запроса
2 Функция создания локальной навигации внутри HTML страницы
3. Функции, являющиеся частью пакетов для заполнения прикладных баз данных (список этих функций расширяется с появлением каждой новой базы данных)
4. Функции модуля "Русский текст"
5. Группа функций для работы с контекстным поиском.
Пакеты приложений для заполнения прикладных баз данных. Поддержание документооборота.
К базам данных, в том числе и учебного назначения, обычно формируется немало пакетов для заполнения этих баз. Так, в качестве примера приведем 4 пакета (из
множества) приложений к обсуждаемой здесь дисциплине “Мировые информационные
ресурсы и сети. Корпоративные информационные системы в образовании” для заполнения следующих баз данных:
По вопросам телекоммуникационного обеспечения и развития «Новости рынка ТК (телекоммуникаций) и ИТ (информационных технологий)» +
«Telecom IT Newsletter”.
138
Исходной информацией является номер этого издания в формате MS Word 97,
который предварительно обрабатывается по определенной инструкции.
Пакет состоит из:
• макроса MS Word 97, который преобразует номер в группу файлов, состоящую из
отельных статей в формате HTML и файла со свойствами каждой статьи в виде
таблицы с разделителями;
• программы, написанной на Borland C++ Builder, обеспечивающей корректировку
HTML файлов статей, которая устраняет некорректное преобразование MS Word
97 из собственного формата в HTML.
• программы, написанной на Borland C++ Builder, которая обеспечивает запись части
этих файлов во временные таблицы, а также завершает формирование атрибутов
статей;
• SPL - процедур, обеспечивающих окончательный перенос файлов статей и заполнение атрибутов в постоянные таблицы БД.
По вопросам применения в учебных целях и развития мобильных
информационных технологий на платформе Windows CE «Подвижная радиосвязь» + «Мир связи Connect».
Исходной информацией является номер этого издания в формате MS Word 97.
Пакет состоит из:
• макроса MS Word 97, который преобразует номер в группу файлов, состоящую из
отельных статей в формате HTML, рисунков в формате GIF и файла со свойствами
статей;
• программы, написанной на Borland C++ Builder, обеспечивающей корректировку
HTML файлов статей, которая устраняет некорректное преобразование MS Word
97 из собственного формата в HTML.
• программы, написанной на Borland C++ Builder, которая обеспечивает запись части
этих файлов во временные таблицы, преобразование локальных ссылок на рисунки
на теги web datablade модуля, а также завершает формирование атрибутов статей;
• SPL - функций, обеспечивающих запись картинок, статей и их атрибутов в постоянные таблицы БД, а также преобразование тегов web datablade в ссылки с параметрами-указателями на BLOB объекты таблицы картинок.
Подборка электронных модульных учебных пособий - статей к темам и к вопросам по темам учебной дисциплины “Мировые информационные ресурсы и сети. Корпоративные информационные системы в образовании”:
Исходной информацией является полная выборка соответствующей БД в формате Word 97
• макроса MS Word 97, который преобразует номер темы или вопроса программы
курса в группу файлов, состоящую из отельных статей в формате HTML и файла
со свойствами каждой статьи;
• программы, написанной на Borland C++ Builder, обеспечивающей корректировку
HTML файлов статей, которая устраняет некорректное преобразование MS Word
97 из собственного формата в HTML.
• программы, написанной на Borland C++ Builder, которая обеспечивает запись части
этих файлов во временные таблицы, а также завершает формирование атрибутов
статей;
• SPL - процедур, обеспечивающих окончательный перенос файлов статей и заполнение атрибутов в постоянные таблицы БД.
139
База данных Internet
Пакет состоит из:
• программы фирмы "Tennyson Maxwell" Teleport Pro 1.28, которая создает локальную копию сайта.
• программы, написанной на Borland C++ Builder, которая обеспечивает запись локальной копии сайта в соответствующую БД, обновление записанного ранее сайта
и преобразование ссылок на теги web datablade модуля
• SPL - функции на сервере; обеспечивают поддержку вышеописанной программы, и
кроме того преобразование тегов web DataBlade модуля в ссылки с параметрамиуказателями на BLOB объекты таблицы картинок
Разумеется, набор баз данных существенно шире, может быть иным и сопровождаться другими пакетами приложений для заполнения прикладных баз данных.
В заключение этого раздела, посвященного обсуждению создания информационной системы на вполне конкретном примере, следует добавить, что в обсуждаемом
проекте (равно как должно быть во всех других проектах по созданию ИС в образовании) поддерживается единообразие документооборота. В проект введена единая рубрикация документов с помощью DataBlade модуля "Рубрикатор".
Продукт "Русский Текст - Рубрикатор" позволяет осуществлять поиск русскоязычных документов не только по вхождению слов, но и проводить семантический
анализ и поиск по смысловому содержанию информации, распределяя документы по
заданным тематическим рубрикам. Существуют наборы рубрик в различных областях,
таких как экономика, политика, банковская деятельность, международные отношения,
образование, наука и культура.
Понятие: Разработка (на стадиях предпроектного исследования и эскизного
проектирования) и реализация проекта модернизации UNIX-класса кафедры
ТИССУ МИРЭА как базовой технологической площадки информационного сопровождения учебного процесса средствами информационных систем. (Пример.
По материалам годового отчета ЦНИТ МИРЭА-МГДТДиЮ в Минобразования
РФ за 2000г. Авторы раздела: доц. С.Н.Ковалев, доц. И.П.Дешко, доц.
В.Н.Цыпкин и другие).
Комментарий: Выполнение работ в рамках Проекта «UNIX–ЦНИТ 2000», нацеленного на решение поставленных задач, позволило реализовать на практике первую
очередь создаваемой многофункциональной информационной системы (ИС) по специальности 071900 “Информационные системы (по областям применения)”, опирающейся на построение дееспособной модели и на наполнении стартовой подсистемы ИС реально разработанными учебно-методическими комплексами (УМК) по «Информатике», дисциплинам специализации, профориентационным дисциплинам, базовой
школьной компоненте, компонентам дополнительного развивающего образования,
создаваемой совместно с отделом технического творчества МГДТДиЮ (заведующий
отделом В.И. Минаков).
Кафедра ТИССУ факультета Кибернетики Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики (технического университета) – одна
из базовых площадок UNIX–класса ЦНИТ – осуществляет подготовку специалистов в
рамках специальности 071900 «Информационные системы» с ориентацией на сферу
образования столичного региона. Кафедра готовит выпускников, способных проектировать, создавать, сопровождать в эксплуатации и модернизировать современные компьютерно–сетевые информационные средства и ресурсы в образовательных технологиях, а также осуществлять непосредственно научную и учебную деятельность в таких
140
предметных областях как информатика, информационные технологии и им подобных.
Специалист, выпускаемый кафедрой по профилю "Информационные системы"
со специализацией (областью применения) «в образовании» призван обеспечить:
• информационно-технологическую поддержку и сопровождение учебного и учебнотворческого процесса;
• установку, обслуживание и модернизацию компьютерного и телекоммуникационного оборудования;
• подготовку учащихся по предметам информационно-технологического профиля.
Основу специальности составляют курсы: «Информатика», «Теория информации», «Организация ЭВМ и систем», «Теория информационных систем», «Интерфейсы
информационных систем», «Теория вычислений и алгоритмов», «Основы технологии
программирования», «Информационные технологии», «Компьютерная геометрия и
графика», «Мультимедиа технологии», «Базы и банки данных и знаний», «Геоинформационные системы», «Информационно-социальные технологии», «Информационные
сети», «Локальные информационно-вычислительные сети», «Мировые информационные ресурсы и сети», «Корпоративные информационные системы», «Открытые информационные системы», «Телекоммуникационные системы и дистанционное обучение», «Защита информации и информационная безопасность», «Системы искусственного интеллекта и принятия решений», «Надежность информационных систем», «Проектирование информационных систем», «Менеджмент информационных систем».
Следовательно, создаваемая многопользовательская информационная система
должна обеспечить обучение и творчество во всех указанных предметных областях,
отвечая соответствующим требованиям дидактики, положениям государственного образовательного стандарта по специальности, а поддерживающий информационную
систему технологический парк в виде развитого сетевого UNIX-класса должен выполнять все необходимые для этого технологические функции. (Профиль технологического парка кафедры ТИССУ МИРЭА как базового подразделения ЦНИТ МИРЭАМГДТДиЮ в виде экспериментального отраслевого значения развернутого UNIXкласса закреплен соответствующим приказом Минобразования РФ).
Объектами профессиональной деятельности инженера по специальности 071900
являются информационные системы и сети, их математическое, информационное и
программное обеспечение, способы и методы проектирования, отладки, производства
и эксплуатации технических и программных средств Информационных Систем в образовании.
Ведение дисциплин всех циклов поддерживается квалифицированными
педагогами из числа штатных преподавателей кафедры, совместителей и
преподавателей с почасовой формой оплаты труда. Технологическое обеспечение
учебно-научно-методического процесса
на кафедре выполняется опытными
сотрудниками из числа учебно-вспомогательного персонала, большая часть которых
имеет высшее образование и многолетний опыт работы на кафедре. В числе педагогов
кафедры 7 профессоров и докторов наук (23% от общего числа преподавателей), 17
доцентов и кандидатов наук (57%) и 7 ассистентов и старших преподавателей (23%).
Штатный состав преподавателей отличается высокой стабильностью. В течение 2000
года преподавателями кафедры подготовлены и защищены 1 докторская и 1 кандидатская диссертации.
Базовая технологическая площадка UNIX–класса – кафедра ТИССУ МИРЭА
располагает современными компьютерно-телекоммуникационными учебно-научными
лабораториями: «Информационные системы и технологии»,
«Мультимедиатехнологии» и «Телекоммуникации и WWW-технологии». Оснащение лабораторий
включает 30 компьютеризированных рабочих мест на базе IBM-совместимых персо-
141
нальных компьютеров уровня Pentium75/200–PII|PIII266/700 с поддержкой средств
мультимедиа и многофункциональное периферийное и сетевое оборудование (принтеры, сканеры, сетевые коммутаторы, маршрутизаторы, модемы, оборудование для телеконференций и др.)
Все рабочие места лабораторий объединены в локальную компьютерную сеть. С
каждого из них обеспечен прямой выход в мировое информационное пространство
ИНТЕРНЕТ.
По состоянию на начало отчетного периода (01.01.2000) локальная сеть технологической базы UNIX–класса представляла собой несегментированный единый коллизионный домен (рис.15). Сеть основана на соединении 10 base-2 («тонкий» коаксиальный кабель), при котором отсутствует раздельность коллизионных доменов, с одной стороны – учебных рабочих мест UNIX–класса и преподавательских (технологических) рабочих мест, с другой стороны – UNIX–класса и остального сетевого пространства МИРЭА. Такая ситуация приводит к возможности прямого, не контролируемого
доступа к рабочим станциям преподавателей со стороны обучающихся, занимающихся
в аудиториях UNIX–класса, так и со стороны студентов, проходящих курсы компьютерных дисциплин на других кафедрах, при условии их доступа к сетевой инфраструктуре института. Кроме того, все рабочие станции UNIX–класса (как учебные, так и
преподавательские) функционируют в режиме реальных IP–адресов, что приводит к
невозможности введения как новых учебных мест с доступом в Интернет, так и новых
рабочих мест для сотрудников по причине отсутствия запаса IP–адресов. Загруженность сетевого пространства МИРЭА в целом напрямую сказывается на скорости передачи данных в пределах UNIX–класса. Соединение 10 base-2 делает невозможным переход на сетевую технологию Fast Ethernet.
Решение перечисленных проблем осуществлялось в ходе реализации данного
Проекта:
• Разработана новая топологии сети UNIX–класса (рис.16), в соответствии с которой, сеть разделена на две отдельные подсети и в этих подсетях организованы приватные адресные пространства. Это позволило решить задачу изоляции технологических рабочих мест преподавателей от учебной части. Организованы приватные
адресные пространства:
а) в аудиториях-лабораториях Г-224–Г-225 с адресным пространством 10.1.1.*,
б) в аудиториях-лабораториях Г-226–Г-227 – с адресным пространством
10.1.2.*.
• Освобождены около 30 реальных IP–адресов и исчезла необходимость их расходования при организации и подключении новых рабочих мест.
• Активность сети внутри МИРЭА перестала сказываться на скорости передачи
данных в сегменте сети UNIX–класса.
• Полностью реализована задача прокладки кабельных соединений 10/100 base-T (на
основе неэкранированной витой пары), что предоставило возможность дальнейшего перехода на сетевую технологию Fast Ethernet.
142
Кафедра ТИССУ
Scanner
11 мультимедиа станций,
10 base T
16 port
10baseT/2/AUI HUB
10 мультимедиа станций,
10 base 2
10 base 2
Dot-matrix
printer
Аудитория Г-226
Аудитория Г-227
Tainet DT-128
modem
cisco router 1600
1 мультимедиа станция,
10 base T
Аудитория Г-224
10 base 2
10 base T
10 base T
HE-850 repeater 4 10 base 2,
2 10 base T
внутренний файловый
сервер кафедры
учебный сервер
DNS server
10 base 2
cisco router 2501
WWW, mail server
Подключение кафедры
ТИССУ в сеть МИРЭА
10base2
Laser printer
Genius repeater 3 10 base 2,
1 AUI, 1 10 base T
8 мультимедиа станций, 5
серверов, 10 base 2/10 baseT
10baseT
routing
Scanner
Scanner
Laser printer
10 base 5 студ. союз, ВЦ, ф-тет
ЭОТ, ИВЦ "Вега", ф-тет РТС
10 base 2 кафедра МОВС
Frame Relay
10 base 2 кафедра ВТ
10 base 2 кафедра ПУ
2 выделенные линии 5534/5554 128k
Internet
10 base 2 кафедра Кибернетики
Связи с другими
кафедрами МИРЭА
10 base T
10 base T HUB 16 10baseT,
1 10base2, 1 AUI
Dot-matrix
printer
10baseT
Аудитория Г-225
Рис.15. Топология локальной информационно–вычислительной сети UNIX–класса по состоянию на 01.01.2000 г.
143
Кафедра ТИССУ
Scanner
16 port
10baseT/2/AUI HUB
11 мультимедиа станций,
10 base T
10 base T HUB 16 10baseT,
1 10base2, 1 AUI
10 мультимедиа станций,
10 base T
Dot-matrix
printer
Аудитория Г-226
Аудитория Г-227
1 мультимедиа станция,
10 base T
Аудитория Г-224
10 base T
100baseT
10 base T
Подключение кафедры
ТИССУ в сеть МИРЭА
HE-850 repeater 4 10 base 2,
2 10 base T
Tainet DT-128
modem
eldorado.mirea.ru
- WWW FTP
Scanner
Laser printer
10 base 5 студ. союз, ВЦ, ф-тет
ЭОТ, ИВЦ "Вега", ф-тет РТС
10 base 2 кафедра МОВС
10 base 2 кафедра ВТ
10 base 2 кафедра ПУ
2 выделенные линии 5534/5554 128k
Internet
10 base 2 кафедра Кибернетики
Связи с другими
кафедрами МИРЭА
10 base T
stargate.mirea.ru DNS server
study.mirea.ru учебный сервер
exodus.mirea.ruSMB, routing,Mail
10 base 2
100baseT
cisco router 2501
100baseT
Scanner
Dot-matrix
printer
virgin.mirea.ruвнутренний файловый
сервер кафедры
Laser printer
8 мультимедиа станций, 5
серверов, 10 base 2/10 baseT
cisco router 2514
LAB
16 port AII 10/100 Ethernet switch
100baseT
Аудитория Г-225
Рис.16. Современная топология локальной информационно–вычислительной сети UNIX–
класса
144
•
Переведен на сетевую технологию Fast Ethernet сегмент сети в аудиторияхлабораториях Г-224–Г-225.
• Осуществлена установка коммутаторного, кроссового и вспомогательного оборудования в аудиториях-лабораториях Г-225, Г-226, Г-227.
• Модернизирован сервер exodus.mirea.ac.ru.
• Проведен анализ аппаратных и программных возможностей осуществления видеоконференций. Сформирован проект модернизации технологического оборудования
UNIX-класса для реализации видеоконференций, в том числе с использованием
оптоволоконной линии информационного обмена с МГДТДиЮ.
• Обоснован выбор и выполнены установка и подключение операционной системы
UNIX (OpenBSD 2.7), соответствующей требованиям, топологии сети UNIX–
класса. Выбор операционной системы произведен на основе проведенного тестирования среди аналогов, как показавшей наилучшие результаты.
• К положительным качествам системы относятся также следующие ее свойства:
1. система современна;
2. система обладает достаточным быстродействием для обслуживания запросов
сети кафедры ТИССУ (UNIX–класса);
3. система бесплатна (то есть не требует лицензирования);
4. система отвечает требованиям безопасности.
• Сформулирован и реализован проект аппаратной модернизации кафедрального
файлового сервера для создания служебных разделов сервера, интегрированных с
соответствующими разделами сервера МГДТДиЮ.
• Осуществлено подключение сети в целом и начата ее эксплуатация.
Реализация плана развития технологической базы UNIX–класса потребовала установки маршрутизатора, транслирующего запросы из приватных адресных пространств и обеспечивающего доступ из этих пространств, как к сетевым ресурсам института, так и к ресурсам сети Интернет. Он имеет три сетевых интерфейса, два из которых, соответственно, направлены в приватные сети 10.1.2.* и 10.1.1.*, а третий в
пространство реальных IP–адресов. Для указанных целей модернизирован сервер exodus.mirea.ru с реальным IP–адресом 194.67.124.4. На нем установлены сетевые интерфейсы 10.1.2.55 и 10.1.1.1, а также ОС UNIX (OpenBSD 2.7) с программой маршрутизации NAT которая обеспечивает трансляцию IP–адресов.
Сегментация сетевого пространства UNIX–класса дает возможность в дальнейшем развивать его сетевую инфраструктуру.
Развитие технологической базы UNIX–класса осуществляется в русле общей
концепции информатизации МИРЭА. Концепция определяет основную цель, направления и задачи информатизации МИРЭА в период 2000-2004гг. и одобренную Ученым
советом факультета Кибернетики Концепцию развития кафедры ТИССУ на среднесрочную перспективу и учитывает основные положения следующих документов:
• Концепции государственной информационной политики;
• Национальной доктрины образования РФ;
• Концепции информатизации образования РФ;
• Концепции системной интеграции информационных технологий в высшей школе;
• Материалы II Конгресса ЮНЕСКО “Образование и информатика”, а также опыт
ведущих университетов, Центров информатизации и новых информационных технологий высшей школы.
Концепция строится с учетом специфики МИРЭА, заключающейся в подготовке специалистов-разработчиков высокотехнологичной продукции двойного назначения
145
в территориально-распределенной системе «вуз–базовая кафедра–базовое предприятие».
Понятие: Предпроектные исследования и разработка эскизного проекта
развития телекоммуникационной сетевой инфраструктуры МИРЭА, поддерживающей единое информационное образовательное пространство (Пример. По материалам годового отчета ЦНИТ МИРЭА-МГДТДиЮ в Минобразования РФ за
2000г. Авторы раздела: доц. С.Н.Ковалев, доц. И.П.Дешко, доц. В.Н.Цыпкин и
другие. Автор проекта доц. И.П.Дешко).
Комментарий: Цель осуществляемой в МИРЭА комплексной программы информатизации (одобренной Ученым советом МИРЭА) – создание и развитие единого
информационного пространства МИРЭА как ключевого фактора, способствующего
комплексной реализации задач, стоящих перед университетом. В тоже время информационное пространство университета видится составной частью открытого информационного пространства сферы образования, отраслевой и академической науки, жизнеобеспечения молодежного социума и, в конечном счете, мирового информационного
пространства.
Достижение этой цели означает переход от частичных вопросов компьютеризации отдельных подразделений университета к системной информатизации всего учебно-научно-производственного комплекса и процессов управления им.
Согласно настоящему проекту телекоммуникационная и сетевая инфраструктура МИРЭА спроектирована с учетом комплекса требований, предъявляемых к открытым системам, по масштабируемости, производительности, управляемости и информационной безопасности. Основные из них заключаются в следующем:
• Обеспечение существующих и перспективных потребностей всех разворачиваемых
информационных приложений, включая основные сервисы Интернет–Экстранет–
Интранет технологий, интегрированную передачу массивов мультимедиа, видеоконференций, телевизионных изображений и т.п.
• Инфраструктура должна с разумной достаточностью реализовывать концепцию
качества обслуживания (QoS) каждого пользователя, группы пользователей, подразделений, учитывая их текущие и перспективные информационные потребности
и ресурсы.
• Развертываемая инфраструктура обеспечивает информационные потребности не
только внутренних кафедр и подразделений МИРЭА, но и территориально распределенной системы базовых кафедр, способствуя созданию принципиально новых
возможностей для организации учебно-научно-производственного процесса.
При этом выполняется многоуровневое обеспечение информационной безопасности, как в части системы разграничения прав доступа к корпоративным информационным потокам и ресурсам, так и защиты от несанкционированного проникновения
извне.
Инфраструктура представляет собой трехуровневую полностью коммутируемую среду виртуальных локальных сетей, сочетающую полнодуплексные
Ethernet/FastEthernet/GigabitEtherhet каналы и поддерживающую стандарты
IEEE802.1Q/p вплоть до точки доступа.
Ядро среды образовано магистральным маршрутизатором Cisco 7204 VXR NPE
225 с АТМ интерфейсом 155мб/c, опорным коммутатором серии Catalist 65xx, группой
главных Интернет серверов под управлением ОС Unix и Windows NT, станциями мониторинга и администрирования, серверами видеокодировки и видеовещания.
146
Ядро связано с уровнем корпусной агрегации на базе коммутаторов серии Catalist 35хх каналами GigabitEtherhet на волоконно-оптическими магистралях с необходимым запасом волокон.
Нижний уровень среды выполняет функции этажной агрегации на базе коммутаторов серий Catalist 35хх, 29хх, 19хх, к которым подключены рабочие станции и серверы кафедр и научных лабораторий.
Телекоммуникационная компонента реализована посредством АТМ канала 155
мб/с до точки М9–IX обмена трафиком ведущих российских интернет–провайдеров.
Данный канал способен обеспечить доступ как к Национальной сети компьютерных
телекоммуникаций для науки и высшей школы, так и к другим высокоскоростным сетям нового поколения. Для повышения надежности и оптимизации информационных
потоков планируется включение Frame Relay канала E1 в территориальную сеть Мэрии
Москвы.
Корпоративная компьютерно-сетевая инфраструктура является материальной
основой единого информационного пространства МИРЭА. Она состоит из магистральных межкорпусных волоконно–оптических линий связи (ВОЛС) и корпусных структурированных кабельных систем; совокупности линий связи с глобальными и территориальными сетями; опорным коммутационным и маршрутизационным оборудованием;
группой главных Интернет и Интранет серверов и обеспечивает:
• Существующие и перспективные потребности всех информационных приложений
и систем, включая основные сервисы Интернет-Интранет технологий, интегрированную передачу массивов мультимедиа, видеоконференций, телевизионных изображений и т.п. При этом инфраструктура должна с разумной достаточностью реализовывать концепцию качества обслуживания (QoS) каждого пользователя, группы пользователей, подразделений, учитывая их текущие и перспективные информационные потребности и ресурсы.
• Информационное взаимодействие и потребности не только внутренних кафедр и
подразделений МИРЭА, но и территориально распределенной системы базовых
кафедр и предприятий, филиалов, способствуя созданию принципиально новых
возможностей для организации учебно-научного процесса.
• Многоуровневое и комплексное (техническое, организационное, кадровое) обеспечение информационной безопасности, как в части системы разграничения прав
доступа к корпоративным информационным потокам и ресурсам, так и защиты от
несанкционированного проникновения извне.
• Возможность апробаций и внедрения высокоскоростных сетевых и телекоммуникационных технологий нового поколения, реализации пилотных проектов в интересах сферы образования и науки, в том числе межвузовского, российского и международного уровней.
• Возможность удаленного доступа сотрудников, аспирантов и студентов университета к корпоративным информационным ресурсам, ресурсам и сервисам пространства Интернет.
Предполагается, что поэтапное развитие компьютерно-сетевой инфраструктуры
в должно происходить по следующим направлениям:
• Создание полностью коммутируемой опорной сетевой инфраструктуры, реализующей технологию виртуальных локальных сетей на приватном адресном пространстве.
• Ввод и эксплуатация нового внешнего АТМ канала, обеспечивающего доступ как к
ресурсам и сервисам пространства Интернет, так и к высокоскоростным транснациональным сетям науки и образования нового поколения, его комплексирование с
существующими каналами.
147
•
Развитие мощностей группы главных Интернет и Интранет серверов и их информационного наполнения.
• Развитие внутрикорпусной сетевой архитектуры, поэтапное доведение точки входа
в единое информационное пространство университета до каждого подразделения.
Планомерная информатизация как учебно–научного процесса, так и системы
управления им остаются приоритетными задачами развития информационной инфраструктуры МИРЭА. В своем сочетании они обеспечивают достижение нового уровня
подготовки специалистов, адекватного потребностям общества, экономики и рынка
труда.
Основные направления информатизации учебно–научного процесса:
• разработка эффективных средств компьютерной поддержки учебного процесса и
соответствующих информационных систем, развитие исследований в этой сфере;
• внедрение в учебный процесс программных комплексов и средств, являющихся дефакто стандартами в своей области применения (CAD, CAM, CAE, CASE, GIS системы и др.);
• разработка профиля требований к программным реализациям разрабатываемого
учебно-методического обеспечения для расширения возможностей межкафедрального использования и решения задач дистанционного обучения;
• планомерная модернизация компьютерных классов коллективного доступа ИВЦ и
факультетов;
• обеспечение телекоммуникационного доступа к суперкомпьютерным мощностям
для решения задач большой вычислительной емкости, развитие средств машинного моделирования и автоматизации экспериментальных научных исследований и
инженерно-технологического сопровождения;
• развертывание информационной системы «Библиотека МИРЭА», обеспечение телекоммуникационного доступа к информационным системам ведущих библиотек и
другим ресурсам;
• обеспечение доступа к открытым информационным ресурсам учебного назначения
базовых кафедр и предприятий;
• организация эффективной информационной поддержки научных исследований с
использованием телекоммуникационного доступа к базам данных и знаний, теле и
видеоконференциям научной тематики;
• развитие практики межвузовского взаимодействия по использованию современных
телекоммуникационных технологий в интересах учебного процесса;
• развертывание информационной системы поддержки учебного процесса ВФМШ и
ПК, системы «Абитуриент», а также других систем, ориентированных на сферу
довузовской подготовки и комплекс "«школа-вуз»";
• развитие исследований в области информатизации довузовской подготовки, дополнительного образования в условиях перехода к 12-летнему обучению;
• систематическая подготовка и переподготовка в сфере НИТ сотрудников университета на ФПК ЦНИТ МИРЭА-МГДТДиЮ.
Основные направления информатизации системы управления учебно–научным
процессом:
• разработка модели управления учебным процессом по всем формам обучения;
• разработка взаимоувязанных информационных подсистем, реализующих управленческие механизмы по оси «Кафедра–Деканат–Ректорат», а также подсистем
«Приемная комиссия», «Учебно-методическое управление», «РИО», «Архив» и др;
• разработка информационных подсистем «Аспирантура», «НИЧ», «НТС» и др.
148
•
планомерный переход к электронному документообороту в части типовых плановых и отчетных форм кафедр, деканатов, ректората.
Эффективное функционирование университета требует развития работ по информатизации административной, организационной и хозяйственных сфер. Среди основных направлений выделяются следующие:
• разработка модели организационной деятельности университета как основы интегрированной распределенной базы данных;
• разработка взаимоувязанных информационных подсистем «Кадры», «Канцелярия», «ПФО», «Бухгалтерия», «УМУ» и др.;
• обеспечение телекоммуникационного доступа к информационным системам по
действующему законодательству, нормативным актам и документам;
• внедрение корпоративной системы электронного документооборота.
Понятие: Рабочее проектирование развития телекоммуникационной сетевой инфраструктуры МИРЭА, поддерживающей единое информационное образовательное пространство (Пример. По материалам годового отчета ЦНИТ
МИРЭА-МГДТДиЮ в Минобразования РФ за 2000г. Авторы раздела: доц.
С.Н.Ковалев, доц. И.П.Дешко, доц. В.Н.Цыпкин и другие. Автор проекта доц.
И.П.Дешко – директор Центра сетевого управления и телекоммуникаций
МИРЭА).
Комментарий: Цель осуществляемой в МИРЭА комплексной программы информатизации (одобренной Ученым советом МИРЭА) – создание и развитие единого
информационного пространства МИРЭА как ключевого фактора, способствующего
комплексной реализации задач, стоящих перед университетом. В тоже время информационное пространство университета видится составной частью открытого информационного пространства сферы образования, отраслевой и академической науки, жизнеобеспечения молодежного социума и, в конечном счете, мирового информационного
пространства. Согласно указанной программе информатизации вуза поэтапно осуществляется освоение целевого комплексного проекта развития сетевого телекоммуникационного обеспечения МИРЭА. На этапе рабочего проектирования разработаны следующие разделы проекта (содержание проекта):
П4 Анализ состояния сетевой телекоммуникационной инфраструктуры МИРЭА и задачи по модернизации и переустройству инфраструктуры в соответствие с современными требованиями (предпроектные исследования, аналитическая записка):
(Примечание: здесь и далее приводится нумерация разделов и позиций, соответствующая отчету ЦНИТ за 2000г.)
П.4.1. Состояние сетевой инфраструктуры МИРЭА
П.4.2. Основные требования к новой сетевой инфраструктуре МИРЭА
П.4.3. Предлагаемое решение
П.4.3.1. Межкорпусные магистрали
П.4.3.2. Внутрикорпусная разводка
П.4.3.3. Выбор базовой сетевой технологии
П.4.3.4. Выбор уровня ядра
П.4.3.5. Выбор уровня распределения
П.4.3.6. Выбор уровня доступа
П.4.4. Выбор внешнего канала
П.4.5. Выбор маршрутизационного оборудования
П.4.6. Выбор группы главных Интернет-серверов
П.4.7. Выбор средств мониторинга и управления сетью, обеспечения безопасности
149
П.4.1. Состояние сетевой инфраструктуры МИРЭА
Существующая сетевая система МИРЭА исторически сложилась как традиционная разделяемая сеть Ethernet, построенная на сегментах 10BASE5, 10BASE2,
10BASET и внутренних выделенных линиях. Несмотря на то, что подсети отдельных
подразделений структурированы программными мостами, общая магистраль образована концентраторами и повторителями. Вследствие этого размер коллизионного домена
близок к максимальному, в сети наблюдается высокая загруженность широковещательным трафиком, существенно снижающая ее производительность.
Наряду с информационными ресурсами серверов ряда подразделений, наиболее
активно в учебно-научном процессе используются ресурсы и сервисы пространства
Интернет. Доступ в это пространство образован выделенным каналом 128 кб/с (RadioMSU, подсеть класса С) и обслуживается маршрутизатором Cisco 2501. Также имеется
выход в территориальную волоконно-оптическую сеть Мэрии Москвы по протоколу
Frame Relay емкостью до 2,048 мб/с (маршрутизатор Cisco 1601).
Группа главных Интернет-серверов реализована на платформе IBM PC под
управлением операционных систем FreeBSD, Linux и создает среднесуточный трафик
около 100 мб.
В целом, к настоящему моменту существующая инфраструктура исчерпала свои
возможности, как по пропускной способности, так и по подключению новых подразделений.
В условиях, когда в университете активно разворачиваются работы по информатизации всего учебно-научно-производственного комплекса, требуется радикальная
перестройка сетевой инфраструктуры.
П.4.2. Основные требования к новой сетевой инфраструктуре МИРЭА
Архитектура новой сетевой инфраструктуры должна учитывать выполнение
комплекса требований, предъявляемых к открытым системам, по масштабируемости,
производительности, управляемости и информационной безопасности.
Общие требования:
• Обеспечение существующих и перспективных потребностей всех разворачиваемых
информационных приложений, включая основные сервисы Интернет–Интранет–
Экстранет технологий, интегрированную передачу массивов мультимедиа, видеоконференций, телевизионных изображений и т.п.
• Инфраструктура должна с разумной достаточностью реализовывать концепцию
качества обслуживания (QoS) каждого пользователя, группы пользователей, подразделений, учитывая их текущие и перспективные информационные потребности
и ресурсы.
• Развертываемая инфраструктура обеспечивает информационные потребности не
только внутренних кафедр и подразделений МИРЭА, но и территориально распределенной системы базовых кафедр, способствуя созданию принципиально новых
возможностей для организации учебно-научно-производственного процесса.
• Инфраструктура реализует многоуровневое обеспечение информационной безопасности, как в части системы разграничения прав доступа к корпоративным информационным потокам и ресурсам, так и защиты от несанкционированного проникновения извне.
Технические требования:
1. Среда передачи информации (физические каналы) должна учитывать основные
положения архитектуры структурированных кабельных систем и обеспечивать необходимый запас пропускной способности.
150
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Поддержка средств объединения физических каналов для организации требуемой
полосы пропускания.
Поддержка сквозных механизмов QоS на виртуальных локальных сетях – Virtual
LAN (VLAN).
Поддержка приватного адресного пространства и механизмов трансляции в IPадресное пространство – Network Address Translation (NAT), что позволяет более
рационально использовать выделенное IP-адресное пространство, а также увеличить степень защиты от внешних попыток несанкционированного доступа (НСД).
Поддержка маршрутизации мультикастовых потоков (Multicast routing) как средства рационального использования пропускной способности при передаче видеоизображений, телевизионных трансляций, видеоконференций.
Поддержка протоколов, регулирующих распространение мультикастовых потоков
в коммутируемой среде.
Поддержка протоколов, обеспечивающих получение полной таблицы маршрутизации и позволяющих управлять распространением роутинговых анонсов в случае
комплексирования нескольких внешних физических или логических каналов.
Поддержка средств ведения списков доступа (Access Lists), обеспечивающих защиту от несанкционированного доступа механизмами firewall.
Поддержка технологий централизованного сбора сетевого трафика, мониторинга и
управления сетевой инфраструктурой.
П.4.3. Предлагаемое решение
В соответствии с современным состоянием теории и практики реализации сетевой инфраструктуры масштаба кампуса применительно к условиям МИРЭА и, учитывая вышеприведенные требования, предлагается следующее интегрированное решение
в структуре:
По внутрикорпоративной кабельной системе
П.4.3.1. Межкорпусные магистрали
Реализуются на базе многомодовых оптических кабелей 62,5/125 с длиной волны 1,3 мкм и необходимым запасом волокон. Топология прокладки обеспечивает связность всех корпусов (А, Б, В, Г, Д, Библиотека) и допускает оперативное формирование добавочных межкорпусных связей.
П.4.3.2. Внутрикорпусная разводка
Реализуется с учетом основных положений архитектуры структурированных
кабельных систем. Содержит вертикальные, горизонтальные подсистемы и кроссовое
оборудование базовой сетевой технологии. Физическая среда – UTP cat.5 при длине
сегмента до 100м.
По активной сетевой инфраструктуре
П.4.3.3. Выбор базовой сетевой технологии
К настоящему моменту существует возможность выбора из двух основных технологий: АТМ и полностью коммутируемая среда в сочетании дуплексного Ethernet,
FastEthernet и GigabitEthernet на магистралях и уровне доступа.
Решения АТМ предоставляют на данный момент максимально широкие возможности по удовлетворению требованиям QoS и другим вышеприведенным. Отметим, что решения по позиции 1 не препятствует их реализации. Вместе с тем, по комплексному критерию стоимость/эффективность (стоимость оборудования, инсталляции, обслуживания и сопровождения применительно к реальной и среднесрочной ин-
151
формационной утилизации в условиях МИРЭА) выбор технологии АТМ на данном
этапе не представляется оптимальным. Это, однако, не исключает необходимости апробаций и исследований на ограниченных полигонах.
В пользу выбора полностью коммутируемой среды в сочетании дуплексного
Ethernet, FastEthernet и GigabitEthernet говорят следующие обстоятельства:
− возможность удовлетворения вышеприведенным общим и техническим требованиям к сетевой инфраструктуре;
− приемлемое значение критерия стоимость/эффективность;
− наличие широкого спектра активного оборудования, позволяющего поэтапно
реализовывать масштабируемые сетевые конфигурации, адекватные потребностям и финансовым возможностям;
− распространенность технологии Ethernet, облегчающая ее инсталляцию и сопровождение.
В рамках сделанного выбора принципиальным обстоятельством представляется
необходимость формирования всей линейки активного оборудования изделиями одной
фирмы–производителя, включая коммутационное и маршрутизационное оборудование, а также сопровождающие программные средства.
Ниже предлагаются решения, основанные на подходах и продуктах корпорации
Cisco Systems. В соответствии с ним в коммутируемой среде выделяются следующие
структурные уровни: уровень ядра, уровень распределения, уровень доступа (рис. 17).
П.4.3.4. Выбор уровня ядра
В качестве центра высокоскоростной коммутации 2-го и 3-го уровней, выбран
коммутатор Catalyst 5509 принадлежащий к наиболее отработанному и универсальному семейству устройств коммутации компании Cisco Systems. Для него разработано
около пятидесяти типов интерфейсных модулей, поддерживающих самые разнообразные сетевые технологии, в т.ч. – коммутируемый и разделяемый 10/100 Ethernet,
Gigabit Ethernet. При этом для каждой из технологий поддерживаются разнообразные
типы сред передачи, включая витую пару, мультимодовое и одноомодовое волокно.
Важной конструктивной особенностью данного коммутатора является возможность установки резервирующих элементов – модулей коммутации и управления
(Supervisor Engine) и блоков питания. Эти модули обладают способностью к установке/удалению или замене без выключения питания и перезагрузки (Hot Swap) коммутатора.
Коммутатор Catalyst 5509 поддерживает механизмы построения виртуальных
сетей (VLAN) с использованием транковых технологий ISL и IEEE 802.1Q. Он позволяет эффективно управлять проходящим через него трафиком, обеспечивает динамическое управление распределением рабочих станций по виртуальным сетям по заданным MAC-адресам, поддерживает режим безопасности, при котором к коммутатору
могут быть подключены только станции с указанными MAC-адресами, 4 группы
RMON, специальный порт для контроля трафика, проходящего через группу портов
или в заданном VLANе и многое другое.
Как и все остальные устройства, входящие в семейство Catalyst, данный коммутатор управляется при помощи командного языка CLI с консольного порта, а также
при помощи протоколов telnet, SNMP и специальным программным обеспечением
Cisco CWSI (Cisco Works for Switched Internetworks).
Пропускная способность шины Catalyst 5509 составляет 3.6 Гп/с, что удовлетворяет требованиям предполагаемой загрузки разрабатываемой сети. Она поддерживает три уровня приоритетов и позволяет назначить привилегированный режим для
отдельных станций, серверов или других устройств
152
Решение задачи коммутации на третьем уровне основано на технологии
NetFlow, которая аппаратно поддерживается в различных вариантах коммутирующего
модуля. При этом Supervisor Engine II и III типа F предполагают установку специальной дочерней карты, а Supervisor Engine II и III типа G содержат поддержку Netflow на
материнской плате коммутирующего модуля.
Технология NetFlow базируется на скоростной коммутации данных на основе
анализа потоков транспортного уровня и позволяет осуществлять коммутацию на скоростях в несколько миллионов пакетов в секунду. Для работы режима NetFlow необходимо подключение коммутатора к внешнему маршрутизатору (модели Cisco 3600 или
выше) или установка модуля маршрутизатора RSM. Начиная с версий G маршрутизирующий модуль может быть установлен в виде дочерней карты на материнскую плату
коммутирующего модуля.
Управляющий модуль (Supervisor Engine) в зависимости от типа может иметь
два либо четыре порта Fast Ethernet, либо два порта Gigabit Ethernet, которые могут
быть использованы для подключения к другим коммутаторам, серверам, маршрутизаторам или к высокопроизводительным рабочим станциям. Коммутаторы моделей 5509
могут поддерживать до нескольких сотен коммутируемых портов Ethernet и Fast
Ethernet, обеспечивая одновременную работу до 1000 виртуальных сетей.
П.4.3.5. Выбор уровня распределения
На уровне распределения решаются задачи корпусной агрегации. Типовое решение предполагает использование коммутатора семейства Catalyst 3500XL связанного
с ядром каналом Gigabit Ethernet. В зависимости от конкретной модели связь с уровнем
доступа реализуется полнодуплексным каналом Fast Ethernet или Gigabit Ethernet.
При необходимости данные коммутаторы могут объединяться в стеки в стеки
(до 16 устройств) при помощи соединений Fast Ethernet, Fast EtherChannel (аггрегирование Fast Ethernet по 2 или 4 канала), а также Gigabit Ethernet и Gigabit EtherChannel.
Максимальное количество портов, которое может быть установлено в одном стеке
равно 380. Такой стек является единым объектом сетевого управления, которое может
выполняться как при помощи командного языка CLI с консоли, протокола telnet, специализированных систем управления типа CWSI (Cisco Works for Switched
Internetworks), так и при помощи WEB-технологии c любой рабочей станции, оснащенной программами просмотра Netscape или Internet Explorer.
Как и все коммутаторы, входящие в семейство Catalyst устройства 3500 обеспечивают построение виртуальных сетей (в варианте программного обеспечения
Enterprise), режим безопасности, при котором к коммутатору могут быть подключены
только станции с указанными MAC-адресами, 4 группы RMON, специальный порт для
контроля трафика, проходящего через группу портов или в заданном VLANе и др.
На каждый из коммутаторов может быть установлено программное обеспечение
стандартного (Standard Edition) и расширенного типа (Enterprise Edition). Расширенная
редакция дополнительно поддерживает транкинг (ISL/802.1Q), протокол TACACS+
для регламентации доступа к коммутаторам, модифицированную технологию ускоренного выбора Spanning Tree (Cisco Uplink Fast) и др. В последних версиях программного
обеспечения реализован протокол IEEE801.2p, позволяющий применять функции QoS
уже непосредственно на порту коммутатора.
П.4.3.6. Выбор уровня доступа
Уровень доступа образован коммутаторами этажной агрегации и предполагает
использование в качестве типового решения устройств серий Catalyst 2900/1900.
153
Коммутаторы серии Catalyst 2900 имеют 12 или 24 коммутируемых порта
Ethernet 100/10BaseT для подключения рабочих станций, а также платы расширения
Gigabit Ethernet и ATM для подключения серверов общих ресурсов или для соединения
с коммутатором уровня распределения.
Коммутаторы серии Catalyst 1900 имеют 12 или 24 коммутируемых порта
Ethernet 10BaseT для подключения рабочих станций и два порта 100BaseT для подключения серверов общих ресурсов или для соединения с коммутатором уровня распределения.
Серии обеспечивают:
• Поддержку режима полного дуплекса (full-duplex) на всех портах Ethernet и Fast
Ethernet;
• Поддержку технологии объединения портов Fast EtherСhannel для создания единого логического соединения на портах Fast Ethernet;
• Соответствие стандартам 802.1р и 802.1Q и ISL;
• Поддержка протокола CGMP;
• Поддержка протоколов Telnet и SNMP, а также внешний консольный порт управления;
• Программное обеспечение CiscoWorks Windows для системы управления.
Таким образом, на уровне доступа пользователем будет предоставлена возможность входа в коммутируемую среду по полнодуплексным каналам 10/100 мб/с с поддержкой функций QoS.
П.4.4. Выбор внешнего канала
Выбор нового внешнего канала должен учитывать состояние и перспективы
развития национальной сети телекоммуникаций науки и высшей школы РФ и обеспечивать доступ как к ресурсам и сервисам пространства Интернет, так и к высокоскоростным транснациональным сетям нового поколения. Анализ территориальной телекоммуникационной структуры в зоне расположения МИРЭА показывает также целесообразность выхода на точку обмена IP-IX ведущих национальных ISP, реализованную
на ММТС-9.
С этих позиций в качестве нового внешнего канала выбран АТМ канал 155мб/c,
связывающий МИРЭА и точку IP-IX на ММТС-9. При этом обеспечивается доступ к
сети RBNET (бесплатный трафик некоммерческого назначения), а также связность с
другими сетями, определяемая отдельными соглашениями.
Техническая реализация этого канала проводится в рамках договора с МГУ им.
Ломоносова
П.4.5. Выбор маршрутизационного оборудования
В качестве внешнего маршрутизатора, обеспечивающего доступ к пространству
Интернет посредством ATM–канала, выбран маршрутизатор Cisco7204VXR.
Данная модель допускает установку четырех порт-адаптеров. В специальный
слот маршрутизатора устанавливается процессорный модуль NPE (Network Processing
Engine) NPE-100, NPE-150 и NPE 200, обеспечивающие производительность 100, 150 и
200 Кп/с соответственно, либо более производительный NPE-300, обеспечивающий
скорость маршрутизации до 300 Кп/с.
Маршрутизатор ориентирован на работу в сетях с интеграцией голоса и данных,
обеспечивая функции Multiservice Interchange capability (MIX). Пропускная способность внутренней шины составляет 1Гб/с.
Программное обеспечение маршрутизатора позволяет реализовать все соответствующие функции, перечисленные выше в общих и технических требованиях.
154
П.4.6. Выбор группы главных Интернет-серверов
Группа главных Интернет–серверов реализуется на платформе Intel под управлением ОС Windows NT и клона Unix (FreeBSD, Linux).
В состав группы входят:
• WWW–FTP–сервер
• Proxy–сервер (c поддержкой WCCP)
• DNS+Sendmail–сервер
• Mail–сервер
• News–сервер
• Кроме того, для обслуживания интегрированного ядра предусмотрены:
• Сервер администрирования
• Сервер мониторинга
• Рабочая станция администратора
• Станция диагностики
П.4.7. Выбор средств мониторинга и управления сетью, обеспечения безопасности
Предлагаемым механизмом управления коммутируемой средой является технология кластеризации Cisco Switch Clustering, позволяющая по каналам Ethernet, Fast
Ethernet и Gigabit Ethernet соединить друг с другом до 16 коммутаторов серий Catalyst
3500/2900/1900, независимо от их расположения в здании университета. При этом такой кластер будет являться доменом с одним IP-адресом, взаимодействие с которым
осуществляется посредством стандартного Web-браузера.
Кластеризация сочетается с программным комплексом в составе SNMPc5.0 Enterprise и Cisco Works Windows, обеспечивающего решение задач мониторинга и
управления динамическим состоянием системы.
Для аутентификации, проверки полномочий и учета доступа к маршрутизаторам
и коммутаторам, а также организации учета удаленных пользователей используются
средства RADIUS, TACACS (Terminal Access Controller Access Control System).
Рациональное управление мультикастовыми потоками для уменьшения порождаемого сетевого трафика выполняется с помощью протокола CGMP Fast Leave (Cisco
Group Management Protocol). Сбор статистики потребления трафика осуществляется на
основе данных, получаемых средствами технологии NetFlow.
155
Интегрированное ядро
Д-320
Catalyst 5509
Cisco 7204VXR
Интернет
SMF ATM 155Mb/s
1000BaseLX
1000BaseLX
1000BaseLX
1000BaseTX
1000BaseLX
1000BaseLX
Уровень распределения (корпусная агрегация)
Catalyst 35XX
Catalyst 35XX
A
100BaseT
Catalyst 29XX/
19XX
Catalyst 35XX
Б
100BaseT
Catalyst 29XX/
19XX
Catalyst 35XX
В
100BaseT
Г
Д
100BaseT
Уровень доступа (этажная агрегация)
Catalyst 29XX/
19XX
Catalyst 35XX
Catalyst 29XX/
19XX
100BaseT
Catalyst 29XX/
19XX
Рис.17. Общая схема сетевой инфраструктуры МИРЭА
Catalyst 35XX
Библиотека
100BaseT
Catalyst 29XX/
19XX
157
Рис. 18.
Приложение 5
Рис. 19.
159
Понятие: Перечень вопросов самопроверки для подготовки студентов
МИРЭА по кафедре Технических и информационных средств систем управления
(ТИССУ) к Государственному междисциплинарному экзамену по специальности
220200 – «Автоматизированные системы обработки информации и управления
(компьютерные технологии в образовании)» или по специальности 071900 «Информационные системы в технике и технологиях (в образовательных технологиях)».
Комментарий: Приводимый ниже перечень вопросов для самоподготовки к
междисциплинарному государственному экзамену, завершающему обучение в вузе по
избранной специальности, разработан выпускающей кафедрой ТИССУ в 2000\2001
учебном году в помощь студентам, имеющим необходимость обновления и систематизации к экзамену учебного материала на интегративном междисциплинарном уровне.
Перечень соответствует утвержденным Минобразования РФ образовательным стандартам ВШ на соответствующие специальности. Он может быть изменен и дополнен в
процессе развития соответствующих специальностей и корректировки действующих
учебных планов в вузе, а также в связи с неизбежными обновлениями в самих предметных областях. Настоящий трехтомный сборник статей-понятий призван облегчить
указанную работу студентов по подготовке к экзамену благодаря изложению учебного
материала дисциплин специализации и информатики на интегративной основе в едином контексте, но в независимом модульном построении. Благодаря этим особенностям составители и редакторы настоящего трехтомника рекомендуют его также в качестве опорного материала (УМК) в систему дополнительного образования, имея ввиду
усиление развивающей компоненты, характерной для дополнительного образования и
творчества.
1. Общие вопросы:
• Общая характеристика специальности 220200 – «Автоматизированные системы
обработки информации и управления (компьютерные технологии в образовании)» или специальности 071900 «Информационные системы в технике и технологиях (в образовательных технологиях)». Характеристика сферы и объектов
профессиональной деятельности выпускника.
• Роль науки в развитии цивилизации, соотношение науки и техники и связанные
с ними современные социальные и этические проблемы, ценность научной рациональности и ее исторических типов, знать структуру, формы и методы научного познания, их эволюцию.
• Представление о сущности сознания, его взаимоотношении с бессознательным,
роли сознания и самосознания в поведении, общении и деятельности людей,
формировании личности.
• Соотношение наследственности и социальной среды, роли и значения национальных и культурно-исторических факторов в образовании и воспитании;
формы, средства и методы педагогической деятельности.
• Базовые понятия информатики и вычислительной техники, предмет и основные
методы информатики, закономерности протекания информационных процессов
в системах управления, принципы работы технических и программных средств.
• Принципы согласования производительности источника с пропускной способностью канала связи, информационные пределы избыточности при построении
систем передачи информации.
160
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Использование возможностей вычислительной техники и программного обеспечения, методов проектирования в области информатики, методов программирования.
Построения оптимальных кодов для каналов без шума, а также избыточных кодов для каналов с шумом.
Представление о фундаментальном единстве естественных наук, незавершенности естествознания и возможности его дальнейшего развития.
Представление о дискретности и непрерывности в природе.
Представление о соотношении порядка и беспорядка в природе, упорядоченности строения объектов, переходах в неупорядоченное состояние и наоборот.
Представление о динамических и статистических закономерностях в природе, о
вероятности как объективной характеристике природных
систем.
Представление о принципах симметрии и законах сохранения, о соотношениях
эмпирического и теоретического в познании.
Представление об экологических принципах охраны природы и рациональном
природопользовании, перспективах создания не разрушающих природу технологий.
Представления об основных закономерностях функционирования систем и
возможностях их системного анализа; о современных методах исследования,
оптимизации и проектировании автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИУ), информационных систем (ИС) и их обеспечения.
Возможности информационных технологий и пути их применения в промышленности, научных исследованиях, организационном управлении и других областях.
Социальная функция АСОИУ (ИС) в образовании, науке и культуре. Информационно-социальные технологии в образовании. Мобильные информационные
технологии на интегрированной платформе Wintel/Windows Powered. Геоинформационные системы.
Оценка современного состояния и тенденций развития архитектур ЭВМ, вычислительных систем, комплексов и сетей.
Понятие об архитектуре и о возможностях микропроцессорных средств; о проблемах и направлениях развития системных программных средств.
Технологии, программные и аппаратные средства высокопроизводительных
скоростных и распределенных вычислений.
Открытые системы (состояние и перспективы).
Современные операционные системы. Windows 2000, Wbndows NT, UNIX,
возможности, перспективы, интегральные характеристики, офис, интерфейс.
Представления о проблемах и направлениях развития технологии программирования, об основных методах и средствах автоматизации проектирования программного обеспечения, о методах организации работы в коллективах разработчиков программного обеспечения; об использовании пакетов и библиотек
при программировании, о современных алгоритмических языках, их области
применения и особенностях.
Общие представления по вопросам: качественные и количественные методы
анализа систем, методы теоретико-множественного описания систем; основы
системного подхода, формальный аппарат анализа и синтеза структур автоматизированной системы, а также идеологию ее построения.
161
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Основные классы моделей и методы моделирования, принципы построения
моделей процессов, методы формализации, алгоритмизации и реализации моделей систем на ЭВМ.
Основные положения теории управления, методы анализа и синтеза линейных
непрерывных и дискретных систем управления.
Содержание и основные задачи информационной технологии, модели базовых
информационных процессов.
Принципы построения архитектуры вычислительных систем.
Основные технологии, методы и средства производства программного продукта.
Принципы построения современной операционной системы и системного программного обеспечения.
Представления об архитектуре систем управления базами данных.
Основные модели, методы и инструментальные средства, используемые в
АСОИУ (ИС) для автоматизации решения интеллектуальных задач.
Основные принципы построения и методы разработки экспертных систем.
Принципы организации, структуры технических и программных средств систем компьютерной графики, основные методы и алгоритмы формирования и
преобразования изображений, методы графического диалога, функции графических контроллеров и процессоров.
Основные методы системного моделирования при исследовании и проектировании систем, схемы моделирующих алгоритмов, языки моделирования и пакеты прикладных программ моделирования дискретных систем.
Основные принципы обеспечения условий безопасности жизнедеятельности
при разработке и эксплуатации автоматизированных систем управления (информационных систем) в технике, технологиях и дидактике.
Системные программные средства, операционные системы и оболочки, обслуживающие сервисные программы (основная классификация).
Основные модели представления знаний и формализации задач при разработке
интеллектуальных компонент АСОИУ (ИС).
Основные инструментальные средства разработки экспертных систем.
Инструментальные средства компьютерной графики и графического диалога.
Описание постановки задачи, использования моделей, методов и средств информационных технологий при создании АСОИУ (ИС).
Информационные системы дидактического назначения. Информационная,
управляющая и контролирующая части ИС в образовании. Ядро дидактических систем. ИС в технологиях дистанционного обучения. Тьютор и поддержка его функциональной деятельности средствами АСОИУ (ИС).
Характеристика использования языков моделирования для исследования и
проектирования АСОИУ (ИС) и их подсистем; составления линейных математических моделей элементов систем управления, расчетов систем управления
при заданных внешних воздействиях и описании их линейными непрерывными и дискретными моделями.
Системные программные средства, операционные системы и оболочки, обслуживающие сервисные программы; представления о моделях представления
знаний и формализации задач при разработке интеллектуальных компонент
АСОИУ (ИС); основные инструментальные средства разработки экспертных
систем.
162
•
•
•
•
•
•
•
Анализ и синтез топологической структуры и алгоритмов управления информационными потоками в цифровых сетях интегрального обслуживания (общая
характеристика).
Построение системы обработки информации и управления реального времени.
Количественные оценки, диагностика и обеспечение надежности АСОИУ
(ИС); методы и решения, прогнозы. Соотношение критериев «качествосложность-стоимость».
Выбор и проектирование интерфейсных средств при построении АСОИУ (ИС);
их доброжелательность.
Примеры решения частных задач разработки АСОИУ (ИС) конкретного (специального) назначения (на примере выполняемого дипломного проекта).
Привести примеры применения системного подхода к проектированию подсистем и задач автоматизированных систем (ИС) для конкретного пользователя
(заказчика системы) на примере выполняемого дипломного проекта.
Выбор и верификация протоколов различных уровней архитектуры цифровой
сети интегрального обслуживания, методы и результаты оценки эффективности
конкретных вариантов интегральных сетей на примере разработки, осуществляемой в дипломном проекте.
2. Вопросы по разделам дисциплин «информатика (теория информации)», «технологии программирования», «теория информационных систем»:
• Понятие информации; виды информации; математические основы информатики.
• Подходы к оценке количества информации; структура и закономерности протекания информационных процессов.
• Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления
информации.
• Технические и программные средства реализации информационных процессов;
информационные технологии.
• Модели решения трудно формализуемых задач; алгоритмизация и программирование; формы представления и преобразования информации.
• Роль информационных ресурсов, макрозадача управления ими.
• Информатизация; перспективы перехода к информационному обществу. Информациология как наука. Международная академия информатизации и ее роль
в развитии мировой информациологии.
• Фундаментальные положения теории информации; количественная мера информации; понятие энтропии дискретных и непрерывных событий.
• Скорость передачи информации и пропускная способность канала связи при
отсутствии и наличии помех.
• Прямая и обратная теорема К. Шеннона.
• Информационные пределы избыточности; методика построения избыточных
кодов.
• Проблемы передачи непрерывной информации с оценкой ошибок дискретизации по времени и по амплитуде.
• Возможности информационного подхода к оценке качества функционирования
систем.
• Поколения вычислительных систем; архитектура вычислительной системы;
микропроцессорные системы. Нейрокомпьютеры.
• Архитектурные решения, проблемно-ориентированная архитектура.
163
•
•
•
•
•
•
Вопросы анализа и оценки эффективности вычислительной системы.
Операционные системы и системное программирование (основные понятия).
Концепция виртуальной машины.
Пользовательский интерфейс операционной среды.
Управление задачами; управление памятью; управление вводом-выводом;
управление файлами.
Примеры современных операционных систем; программирование в операционной среде (желательно, на примерах разделов выполняемого дипломного проекта).
3. Вопросы по блоку дисциплин, относящихся к информационным технологиям:
• Содержание информационной технологии как составной части информатики;
общая классификация видов информационных технологий и их реализация в
промышленности, административном управлении, образовании и науке.
• Модели информационных процессов передачи, обработки, накопления данных.
• Системный подход к решению функциональных задач и к организации информационных процессов.
• Глобальная, базовая и конкретные информационные технологии.
• Особенности новых информационных технологий; модели, методы и средства
их реализации.
• Поколения вычислительных систем; архитектура вычислительной системы.
• Микропроцессорные
системы;
архитектурные
решения,
проблемноориентированная архитектура.
• Вопросы анализа и оценки эффективности вычислительной системы.
• Интерфейсы АСОИУ (ИС): характеристика интерфейсов АСОИУ (ИС); модульные системы первичной обработки; приборный интерфейс.
• Метрологическое обеспечение АСОИУ (ИС).
• Стыки (интеграция) систем передачи данных; международная стандартизация
интерфейса.
• Программные интерфейсы АСОИУ (классификация).
• Интерфейсы интерактивного взаимодействия.
• Мультимедиа-технологии (классификация, обзор, тенденции развития).
• Компьютерная графика. Геометрическое моделирование; графические объекты,
примитивы и их атрибуты.
• Представление видеоинформации и ее машинная генерация.
• Графические языки; метафайлы; архитектура графических терминалов и графических рабочих станций.
• Реализация аппаратно-программных модулей графической системы; базовая
графика; пространственная графика.
• Стандарты компьютерной графики; графические диалоговые системы; применение интерактивных графических систем.
• Виртуализация отображений. Анимации, технологии оцифровки изображений
и анимаций, редактирование, использование возможностей Интернеттехнологий, основные используемые программы.
4. Вопросы по блоку дисциплин, относящихся к базам и банкам данных и знаний
и управлению ими, искусственному интеллекту:
• Организация баз данных (постановка и обсуждение задачи).
164
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
5.
Логическая организация баз данных (БД); объекты и атрибуты; схемы и подсхемы; системы управления БД (СУБД).
Концептуальные модели БД; языки БД.
Физическая организация БД; критерии выбора физической организации данных.
Указатели; цепи и кольцевые структуры; способы адресации; индекснопоследовательная организация; алгоритмы перемешивания.
Физическое представление иерархических структур; физическое представление
сетевых структур.
Поиски по нескольким ключам; организация индекса; разделение данных и связей; методы поиска в индексе.
Сжатие данных; виртуальная память и иерархия организации памяти; инвертированные файлы.
Распределенные БД и управление ими.
Методы искусственного интеллекта, базы знаний и экспертные системы в
АСОИУ (ИС).
Искусственный интеллект как научное направление (понятие, характеристика).
Представление знаний, рассуждений и задач в искусственном интеллекте; эпистомологическая полнота представления знаний и эвристически эффективные
стратегии поиска решения задач.
Модели представления знаний; алгоритмические модели; логические модели.
Сетевые модели представления знаний - концептуальные графы, семантические
сети, фрейм-сети.
Продукционные модели представления знаний; сценарии; классификация задач
АСОИУ (ИС) по степени их сложности.
Задачи планирования целенаправленных действий; модели обучения; обучающиеся системы АСОИУ (ИС).
Экспертные системы как средства хранения, накопления, обработки и извлечения знаний.
Классификация экспертных систем.
Структура экспертных систем - пользовательский интерфейс, механизмы вывода, база знаний; типы знаний и их представление - четкие и нечеткие сетевые
модели и системы продукционных правил; индуктивный и дедуктивный вывод.
Стадии существования экспертных систем.
Инструментальные средства проектирования, разработки и отладки экспертных
систем.
Этапы разработки экспертных систем - идентификация, концептуализация,
формализация, выполнение, тестирование, опытная эксплуатация.
Примеры реализации экспертных систем, базирующихся на правилах и на логике, в том числе применимые в образовательных технологиях.
Вопросы по блоку дисциплин, относящихся к сетям и информационным ресурсам, управлению ими и защите информации на сетевом уровне:
• Глобальные, территориальные, корпоративные и локальные сети как средство
поиска, хранения и транспортировки информационных ресурсов.
• Межсетевое взаимодействие. Управление ресурсами в сетях и проблема их
защиты.
165
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Локальные вычислительные сети (ЛВС). Методы и алгоритмы доступа в ЛВС;
конфликты и их разрешение; протоколы ЛВС; структура кадра; аппаратные
средства ЛВС.
Корпоративные сети; сети Ethernet; Arcnet, высокоскоростные сети FDDI; технологии АТМ.
Транспортные и сетевые средства и методы информационного обмена.
Сетевой и транспортный уровни. Транспортные и сетевые протоколы.
Управление потоками данных в сетях. Мостовые соединения. Маршрутизация.
Алгоритмы маршрутизации: изолированные и глобальные.
Транспортный протокол TCP в стеке протоколов TCP\IP. Коммутационное
оборудование: маршрутизатор (router), шлюз или межсетевой преобразователь
(gateway), концентраторы, коммутаторы (объединители узлов или подсетей) и
их уровни; виртуальная ЛВС (ЛВС, в которой узлы группируются не по территориальному, а по функциональному признаку).
Сетевой протокол IP в стеке протоколов TCP\IP. Время жизни информации в
сети. Типы протоколов и структуры дейтаграмм. Адресация в TCP\IP (в Интернет). IP-адрес. Маршрутизация в Интернет. Протоколы управления в стеке
TCP\IP.
Протоколы мониторинга и их функции. Протоколы SPX\IPX. Сети передачи
данных с коммутацией пакетов Х.25. Стандарт Х.25. Сети Frame Relay (FR).
Сети АТМ. Магистральные сети SDH.
Сетевое коммуникационное оборудование: коммутаторы, маршрутизаторы,
конверторы и серверы доступа к сетям, мультиплексоры (объединители нескольких низкоскоростных потоков в один высокоскоростной).
Интеллектуальные сети связи. Функциональные серверы в сетях "клиент\сервер".
Функции и характеристики сетевых операционных систем (ОС). Ядро функций
в сети и ее дополнительные службы; управление сетью. Основные ОС в сетях:
UNIX, Windows NT, Novell Netware и основные области их применения.
Информационная безопасность в сетях (обзор проблемных решений).
Технологии распределенных вычислений (постановка задачи).
Информационная безопасность в сетях. Аутодификация и разграничение доступа. Разграничение информации на доступную и закрытую (брандмауэр firewall). Борьба с перехватом сообщений на сетевом уровне, шифрование.
Симметричные и асимметричные схемы шифровки и их комбинации.
Распределенные вычисления, удаленный узел и дистанционное управление.
Четыре модели распределенных вычислений с использованием: файлового
сервера (FS - File Server), доступа к удаленным данным (RDA - Remote Data
Access), сервера баз данных (DBS - Data Base Server), сервера приложений
(ApS - Application Server).
Многозвенные схемы распределенных вычислений, в том числе с использованием монитора транзакций. Работа с разнородными программами (СУБД и
др.), их синхронизация, обеспечение интероперабельности (многопротокольности). Распределенные СУБД.
Оповещение прикладных программ о событиях в БД. Технологии распределенных вычислений, языки (резюме). Язык IDL (Interfase Definition Language).
Распределенные базы данных. Минимизация трафика. Тиражирование.
Этапы проектирования и рекомендации по проектированию корпоративных
сетей. Проектирование кабельной системы как независимой.
166
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Математическое обеспечение для моделирования сетей и сетевых протоколов системы массового обслуживания и\или сети Петри. Конфигурации сетей.
Примеры структур корпоративных сетей (желательно по материалам дипломного проекта).
Структура и функции территориальных сетей (общая характеристика).
Протоколы TCP\IP мировой глобальной сети Интернет.
Иерархическая структура территориальных сетей. Уровни сети. Типичные услуги сети.
Протоколы теледоступа, протоколы Интернет и ISO-IP (ISO-8473) семиуровневой модели открытых систем.
Прикладные протоколы: telnet (протокол эмуляции терминала); FTP (протокол
файлового обмена); HTTP (Hypertext Transmition Protocol - протокол для связи
WWW-серверов и WWW-клиентов); NFS (сетевая файловая система, обеспечивающая доступ к файлам всех UNIX-машин ЛВС); SMTP, IMAP, POP3 (протоколы электронной почты).
Электронная почта (E-mail). Файловый обмен. Вспомогательные средства поиска и обмена. Протокол эмуляции терминала Telnet. Сетевые средства OC
Unix. Телеконференции и "доски объявлений". Система конференций Usenet.
Технологии настольной конференцсвязи в реальном масштабе времени с голосовой связью и без нее. Двухточечные, многоточечные и широковещательные
конференции.
Дистанционное обучение - реализация настольной конференцсвязи.
Программное обеспечение серверной и клиентской частей телеконференций.
Видеоконференции и специализированные видеоконференц-системы, цифровые видеотелефоны. Стандарты конференц-связи.
Доступ к распределенным базам данных. Типичный сценарий работы.
Информационная система Gopher.
Информационная система WWW. Средства поиска информации в серверах
Интернет. Зарубежные и отечественные информационные поисковые системы,
фактографический и документографический поиск.
Язык HTML. Расширение языка HTML (XML - подмножество языка из стандарта SGML), динамические версии языка HTML (DHTML).
Языки и средства создания Web-приложений. Java-технология и ее компоненты. Понятие об аплетах (загружаемых по сети программах). CGI-общий шлюзовой интерфейс (Common Gateway Interfase). Язык и интерпретатор языка для
генерации и управления просмотром составных гипертекстовых документов
JavaScript.
Разделяемые виртуальные миры.
Примеры
телекоммуникационных
сетей.
Runnet.
Информационновычислительная сеть МГУ MSUnet. Способы доступа к Интернет: прямой доступ; непосредственный доступ; связь по протоколу SLIP\PPP; связь по запросу
(Dial-up Access); связь с сервером по протоколу UUCP. WWW-сервер - ядро
сетевых Интернет-технологий.
6. Вопросы по дисциплине «Проектирование АСОИУ»:
• Общая характеристика процесса проектирования АСОИУ (ИС), задачи, этапы
проектирования и работ на предпроектной стадии, техническое задание на проектирование, его состав.
167
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Основные понятия исследования операций и системного анализа АСОИУ (ИС)
на предпроектной стадии.
Методологические основы теории принятия решений; задачи выбора решений
на предпроектной стадии АСОИУ (ИС). Прокомментировать применительно к
задачам дипломного проекта, иного творческого проекта.
Семантика, инфологическое структурирование и морфологический анализ моделируемых информационных систем дидактического назначения. Их ядро.
Роль и состав учебно-методических комплексов, описывающих предметные
области, в построении многомодульных ИС в образовании, нацеленных на реализацию множественных образовательных траекторий. Оптимизация и рационализация ядра создаваемых дидактических систем на различных стадиях проектирования и сопровождения.
Особенности проектирования, сопровождения в сетях и размещения на серверах информационно-справочных систем (подсистем), дополняющих ядро дидактических ИС в образовании. Использование гипертекста в таких подсистемах – как основа их реализации. Глоссарии, как составная часть ИСС. Прокомментировать на примерах.
Особенности проектирования и постановки задания на создание дистанционных обучающих систем. Части ИС и средства обслуживания функционирования тьютора в технологиях ДО.
Структура информационно-логической модели проектируемой АСОИУ (ИС).
Разработка функциональной модели АСОИУ (ИС); исходные данные для проектирования.
Разработка модели АСОИУ (ИС) и защита данных.
Разработка пользовательского интерфейса проектируемой АСОИУ (ИС).
Разработка проекта распределенной обработки; структура программных модулей. Профиль полного жизненного цикла разрабатываемого программного продукта.
Разработка алгоритмов; логический анализ структур АСОИУ (ИС) в процессе
проектирования системы.
Анализ и оценка производительности АСОИУ (ИС) в процессе проектирования
на предпроектной стадии и на стадии эскизного проектирования.
Состав, задачи и решения по проектированию АСОИУ (ИС) на стадии эскизного проектирования.
Состав, задачи и решения по проектированию АСОИУ (ИС) на стадии рабочего
проектирования.
Мероприятия и их состав по внедрению проекта АСОИУ (ИС); особенности
разработки и внедрения проектов в дидактических целях.
Управление проектом АСОИУ (ИС); проектная документация.
Инструментальные средства проектирования АСОИУ, ИС (краткий концептуальный обзор). Инструменты ускоренного проектирования ИС.
Выбор и обоснование платформы проекта АСОИУ (ИС) в части управления БД
и БЗ. Обзор современных систем управления (Informix, SQL, Lotus Notes и других).
Типизация проектных решений АСОИУ (ИС), в том числе в разновидностях,
используемых в учреждениях образования, науки и культуры.
Графические средства представления проектных решений в сфере проектирования АСОИУ, ИС. (Прокомментировать разрабатываемые в дипломном проекте или ином творческом проекте графические решения).
168
•
•
•
•
•
•
Проектирование интерфейса АСОИУ (ИС); требования к интерфейсу дидактических систем.
Оценка и обеспечение надежности информационных систем на стадии проектирования. Решение этой задачи в рамках дипломного или иного проекта (комментарий, пример).
Обеспечение полного жизненного цикла на всех этапах анализа, моделирования, проектирования, внедрения и сопровождения и вывода из эксплуатации
информационных систем.
Международные стандарты группы ISO. Стандарт ISO 12 207.
Этапы проектирования АСОИУ (ИС) и техническая документация проекта.
Документация и графические листы дипломного проекта.
Принято в качестве временной программы до вынесения на заседание кафедры ТИССУ
в сентябре 2000г., дополнено и переработано в сентябре-октябре 2001 года.
169
Библиографический список
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
В.А.Мордвинов Информационная среда в образовании и инженерии. Учебное
пособие для обучающихся в сфере НИТ / Под редакцией Н.В. Петропольского.
МИРЭА. - М.:1995, 115с.
Учебное пособие Ю.И.Шемакина “Теоретичекая Информатика”/под общей редакцией К.И.Курбакова. М.: Изд-во Рос. экон. акад., 1998.
Иформационные системы/под ред. В.Н. Волковой, Б.И. Кузина.-СПб.:Изд-во
СПбГТУ, 1998.
В.Т. Матчин, А.В. Силаев УЧЕБНЫЙ РЕФЕРАТ-ГЛОССАРИЙ (по материалам книги «Экономическая информатика и вычислительная техника» под редакцией В.П. Косарева и А.Ю. Королёва, 2-е издание/ М.:Финансы и статика,
1996 – 336 с.: ил.), МГДТДиЮ, МИРЭА –М., 1999.
Мордвинов В.А. Учебно-методический комплекс и конспект установочных
лекций по дисциплине "ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 071900
"ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (В ОБРАЗОВАНИИ)" (Курс "Информсреда в образовании"). Учебное пособие для студентов первого курса МИРЭА по
специальности 071900 "Информационные системы (в образовании)", учащихся
11 класса лицея "Воробьевы горы" (факультатив), студентов и школьников в
системе дополнительного образования, а также слушателей стажерской площадки МГДТДиЮ/Уч. пособие: МГДТДиЮ, МИРЭА - М., 1999г.
Матчин В.Т., Мордвинов В.А. Учебно-методический комплекс по дисциплине
"Информационно-социальные технологии в образовании" ("Информсреда в образовании"). Конспект установочных лекций; рабочая программа\Учебное пособие для студентов МИРЭА по специальностям 071900 и 220200, а также слушателей стажерской площадки МГДТДиЮ и ФПК ЦНИТ МГДТДиЮ-МИРЭАГНИИ ИТТ "Информика" / Под общ. ред. А.С.Сигова / Учебное пособие:
МГДТДиЮ, МИРЭА - М., 2000.
Двоеглазов Д.В., Дешко И.П., Иванников А.Д., Матчин В.Т., Мордвинов
В.А., Скуратов А.К. Учебно-методический комплекс дистанционного обучения
по дисциплине "Мировые информационные ресурсы и сети. Корпоративные
информационные системы в образовании" ("Информсреда в образовании") для
слушателей ФПК ЦНИТ МГДТДиЮ-МИРЭА-ГНИИ ИТТ "Информика". Под
общ. ред. А.Н.Тихонова \ Учебное пособие (по материалам кн. М.Пайка
«Internet в подлиннике», под ред. д.т.н. проф. А.Н.Тихонова и другим источникам) : МГДТДиЮ, МИРЭА - М., 2000, - 192с.
Иванников А.Д., Матчин В.Т., Мордвинов В.А., Попов В.В. Учебнометодический комплекс (УМК) дистанционного обучения по дисциплине "Организация дистанционного обучения на базе телекоммуникационных технологий" ("Информсреда в образовании") для слушателей стажерской площадки
МГДТДиЮ и ФПК ЦНИТ МГДТДиЮ-МИРЭА-ГНИИ ИТТ "Информика". Версия УМК по дисциплине "Телекоммуникационные системы и дистанционное
обучение" / Под общ. ред. А.С. Сигова / Учебное пособие: МГДТДиЮ, МИРЭА
- М., 2000.
Матчин В.Т., Мордвинов В.А. Конспект установочных лекций по комплексной
дисциплине «ИНФОРМАТИКА, ТЕОРИЯ ИНФОРМАЦИИ» («Информсреда в
образовании») Учебное пособие для студентов первого курса МИРЭА по специальности 071900 «Информационные системы (в образовании)», учащихся 11
класса лицея «Воробьевы горы» (факультатив) и студентов и школьников в сис-
170
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
теме дополнительного образования, а также слушателей стажерской площадки
МГДТДиЮ. \ Под общ. ред. А.С. Сигова \ Учебное пособие, учебнометодический комплекс: МГДТДиЮ, МИРЭА – М., 2000.
Кулагин В.П. Сети.\конспект лекций для технических вузов. На правах рукописи., ГНИИ ИТТ «Информика», МИРЭА, М. 2000г., 70с. (4 избранные лекции:
№№ 4, 5а, 5б, 6).
Брой М. Информатика. Вычислительные структуры и машинноориентированное программирование: в 4-х частях. Ч.2\пер. с нем. – М.: ДиалогМИФИ, 1998 – 224с.
Дешко И.П., Куракин Д.В., Проворова И.П. Введение в компьютерные сети \
Методические указания по выполнению лабораторных работ \ под ред.
В.А.Мордвинова, МИРЭА – М., 1999г. – 15с.
Файл: «Сети.doc»; авт.Мордвинов; 09.12.01.; ред.Матчин; техн.Гниденко; расп.
1 экз.: РИО МГДТДиЮ; файлы: к.4-36, 4-21, 4-31 МГДТДиЮ, ВВ Попову к.Г225 МИРЭА; НИИВО-деп.; КЕЙС – к\и центр «Интернет» - отв. Матчин, Гниденкео, Савельев.
Б.П. Ивченко, Л.А. Мартыщенко, М.Л. Монастырский И17 Теоретические
основы информационно-статистического анализа сложных систем: Лань, 1997.320 с.
В.П. Косарев и А.Ю. Королёв Экономическая информатика и вычислительная
техника, Москва, «Финансы и статистика», 1996
В.В. Дик – Информационные системы в экономике, Москва, «Финансы и статистика», 1996
В.Д. Сапунцов – Компьютер в экономическом образовании, Москва, «издательский дом Новый Век», 1999
Журнал Информатика и образование №6, Москва, «Информатика и образование», ИНФО, 1996
Журнал Информатика и образование №5, Москва, «Информатика и образование», ИНФО, 1997
Журнал Информатика и образование №6, Москва, «Информатика и образование», ИНФО, 1997
Справочник Интеллектуальные программные системы, выпуск 2, Москва, «Метод», 1997
Справочник-проспект Зарубежное программное обеспечение в России`98, Москва, “Метод”, 1998
В.П. Косарев и А.Ю. Королёв - Экономическая информатика и вычислительная техника, Москва, «Финансы и статистика», 1996
В.В. Дик – Информационные системы в экономике, Москва, «Финансы и статистика», 1996
В.Д. Сапунцов – Компьютер в экономическом образовании, Москва, «издательский дом Новый Век», 1999
Журнал Информатика и образование №6, Москва, «Информатика и образование», ИНФО, 1996
Брой М. Информатика. Теоретическая информатика, алгоритмы и структуры
данных, логическое программирование, объектное ориентация. Часть 4/ Пер. с
нем.- М.:Диалог-МИФИ, 1998-224 с
И.С. Фролова База данных обучающего информационного массива «проектирование и сопровождение информационных систем в образовании» обучающего
информационного массива. (по материалам журнала “Информационные технологии” №2’97, №2’98, №5’98, №6’98, под ред. Норенкова И.П.)
171
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
А. О. Кривошеев, канд. техн. наук, Г. С. Голомидов, канд. техн. наук, А. Н.
Таран, канд. техн. наук, Российский НИИ информационных систем. Перспективные Internet-технологии информационного обеспечения образовательных услуг.
Кашицин В.П. Системы дистанционного обучения: модели и технология //
Проблемы информатизации, 1996. № 2. С. 3—13.
Хант К. Персональные компьютеры в сетях TCP/IP. Пер. с англ. Киев: BHV,
1997. 384 с.
Храмцов П.Б. Лабиринт Internet. Практическое руководство. М.:
ЭЛЕКТРОИНФОРМ, 1996. 256 с.
Немет Э., Снаидср Г., Сиббас С., Хейн Т. UNIX: Руководство системного администратора: Пер. с англ. Киев: BHV, 1996. 832 с.
Левин Д., Бароди К. Секреты Internet: Пер. с англ. Киев:Диалектика, 1996. 544
с.
Семенов Ю. А. Протоколы и ресурсы Internet. М.: Радио и связь, 1996. 320 с.
Иванников А. Д., Ижванов Ю. Л., Кулагин В. П. Перспективы использования
WWW-технологии в высшей школе России // Информационные технологии,
1996. № 2. С. 24—29.
Норенков И. П. По WWW-страницам учебных серверов. Компьютерное учебное пособие "Телекоммуникационные технологии и вычислительные сети" на
сервере Центра дистанционного обучения МГТУ им. Н. Э. Баумана //
Информационные технологии, 1997. № 3. С. 44—45.
Спейнаур С.» Куэрсиа В. Справочник Web-мастера: Пер. с англ. Киев: BHV,
1997. 368 с.
Кашицин В. П. Системы дистанционного обучения: модели и технология //
Проблемы информатизации, 1996. № 2. С. 3—13.
Хант К. Персональные компьютеры в сетях TCP/IP.
Храмцов П. Б. Лабиринт Internet. Практическое руководство. М.:
ЭЛЕКТРОИНФОРМ, 1996 256 с.
Немет Э., Снайдер Г., Сиббас С., Хейн Т. UNIX: Руководство системного администратора: Пер. с англ. Киев: BHV, 1996. 832 с.
Левин Д., Бароди К. Секреты Internet: Пер. с англ. Киев: Диалектика, 1996. 544
с.
Семенов Ю. А. Протоколы и ресурсы Internet. М.: Радио и связь, 1996. 320 с.
Иванников А. Д., Ижванов Ю. Л., Кулагин В. П. Перспективы использования
WWW-технологии в высшей школе России // Информационные технологии,
1996. № 2. С. 24—29.
Норенков И. П. По WWW-страницам учебных серверов. Компьютерное учебное пособие "Телекоммуникационные технологии и вычислительные сети" на
сервере Центра дистанционного обучения МГТУ им. Н. Э. Баумана //
Информационные технологии, 1997. № 3. С. 44—45.
Спейнаур С., Куэрсиа В. Справочник Web-мастера: Пер. с англ. Киев: BHV,
1997. 368 с. Пер. с англ. Киев: BHV, 1997. 384 с.
Информационные системы в экономике: Учебник/В.В. Дик, Е.В. Бебнева и др.;
Под ред. проф. В.В. Дика. – М.: Финансы и статистика, 1996.
Сапунцов В.Д. Компьютер в экономическом образовании. – М.:”Издательский
дом НОВЫЙ ВЕК”, 1999.
Брой М. Информатика. Вычислительные структуры и машинноориентированное программирование. В 4-ч частях. Ч.2. / Пер. с нем. –М.: Диалог-МИФИ, 1998-224 с.
172
51.
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
59.
60.
61.
62.
63.
64.
65.
66.
67.
68.
69.
70.
71.
72.
73.
В.П.Кулагин,
В.Т.Матчин
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ (конспект избранных лекций по развивающему
междисциплинарному курсу «Информатика, теория информации, теория информационных систем») \ под общей редакцией В.А.Мордвинова, ГНИИ ИТТ
«ИНФОРМИКА», МИРЭА, МГДТДиЮ, М., 2001, 79с., илл.
Острейковский В.А. Теория систем. М.: Высшая школа,1997.
Буч Г. Объектно-ориентированное проектирование. М.: Конкорд, 1992.
Калянов Г.К. CASE–структурный системный анализ.М.: Лори, 1996.
Росс Д. Структурный анализ: язык для передачи понимания // Требования и
спецификации в разработке программ. М.: Мир, 1994.
Marka D.A., McGovan K.L. SADT: Struktured Analysis and Design Technique.N.Y.:McGraw Hill, 1988.
Mayer R. A framework and a suite of methods for business process reengineering.
http:www.idef.com.
Integrated computer – aided manufacturing (ICAM): Information modeling manual,
IDEFl – Extended (IDEFIX). Albany, New York: GEC, 1985.
Infomation Integration for Concurrent Engineering (IICE) Compendium of Methods
Report. KBSI, 1995, http:// www.kbsi.com.
Дмитров В.И., Макаренков Ю.М. Аналитический обзор международных
стандартов STEP, P-LIB, MANDATE // Информационные технологии. 1996 №1
с. 6-11.
Baan IV Enterprise Modeler for Microsoft Windows NT. Baan Development B.V.,
1996.
Стемпковский А.Л., Шепелев В.А., Власов А.В. Системная среда САПР
СБИС. М.: Наука, 1994.
MicroStation Modeler. http://www.bently.com.
Евгенев Г.Б., Крючков А.А. Цели автоматизации проектирования и средства их
реализации в системе СПРУТ // Информационные технологии. 1997.№4. С. 2228.
Климов В.Е., Клишин В.В. Реинжиринг процессов проектирования и производства. // Автоматизация проектирования. 1996. №1.
European Information Technology Observatory 1996 – EITO. – Frankfurt/Main,
1996, 360 c.
Кручинин С. Тенденции развития корпоративных информационных систем. //
Компьютеруик – Москва, №8, 1996. С. 38-41.
Меллинг Весли П. Корпоративные информационные архитектуры. // СУБД.
№2, 1995. С. 45-59.
LaPlante A. Экономическая Эффективность ИТ получила теоретическое обоснование // ComputerWorld. Moscow, №12, 1995. С. 40-42.
Hammer M. Champy J. Reengineering the corporation: a Manifest for business revolution // Harpet Business. 1993/
Баатс В. Стратегическое использование информационных систем и информационной технологии: методология применения стратегических информационных систем // Вестник ВОИВТ. 4, 1991. С. 7-18.
Колин К.К. Информационные технологии – катализатор процесса развития современного общества // Информатизационные технологии. 1995, №0. С. 10-15.
Голубков А.С. Информационные технологии требуют государственной поддержки // Информационные технологии. 1996, №1 С. 1-20.
173
74.
75.
76.
77.
78.
79.
80.
81.
82.
83.
84.
85.
86.
87.
88.
89.
90.
91.
92.
Политика в области образования и новые информационные технологии: Национальный доклад РФ на II Международном конгрессе ЮНЕСКО «Образование и
информатика» // Информатика и образование. 1996, №5. С. 1-20.
Кривошеев А.О. Разработка и использование компьютерных обучающих обучающих программ // Информационные технологии. 1996, №2. С. 14-18.
Компьютерная технология обучения: Словарь-справочник / Под ред.
В.И.Гриценко, А.М. Довгялло, А.Я. Савельева. Киев: Наукова думка, 1992.
Кривошеев А.О. Программное обеспечение учебного назначения и компьютерная технология обучения. Труды Международной конференции «Математика.
Компьютер. Образование». Пущино. 29 января – 3 февраля 1997 г. С. 132-137.
PC WEEK/RUSSAN EDITION, №34(108). С. 10.
И.П. Норенков. Подходы к проектированию автоматизированных систем //
Информационные технологии. 1998, №2. С. 2-9.
А.А. Штрик. Корпоративные информационные технологии. // Информационные технологии. 1998, №2. С. 10-15.
Е.И. Виштынецкий, А.О. Кривошеев. Вопросы применения информационных
технологий в сфере образования и обучения. // Информационные технологии.
1998, №2. С. 32-36.
М. Пайк «Intrernet в подлиннике»: пер. с англ./под ред. А.Н. Тихонова/ Спб.:BHV - Санкт-Петербург, 1996. - 640 с., ил.
Двоеглазов Д.В., Гниденко А.С. База данных-реферат и поддержка на CD обучающего информационного массива по Интернет-технологиям (по материалам
кн. М.Пайка "Internet в подлиннике"/под ред. д.т.н. проф. А.Н.Тихонова/
Спб.:BHV-Санкт-Петербург, 1996.-640с.,ил.). МГДТДиЮ-МИРЭА-ГНИИ ИТТ
"Информика", М. 1999., с.24.
Рассохин Д., Лебедев А. World Wide Web - всемирная Информационная Паутина в сети Internet. М.: Изд-во Химического ф-та МГУ, 1995. - 112с.
Дешко И.П., Куракин Д.В., Проворова И.П. Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу "Мировые информационные ресурсы и
сети. Методы взаимодействия с ними", МИРЭА, М. 1998, 25с.
Губин С.Ю., Матчин В.Т., Мордвинов В.А. Введение в Интернет. Под ред.
Н.Н. Евтихиева. Учебное пособие (вып.1):/МГДТДиЮ, МИРЭА - М, 1997, 75с.
Губин С.Ю., Матчин В.Т., Мордвинов В.А. Интернет-технологии в высшей
школе в период реформирования российского образования / Под ред. академика
РАН Н.Н. Евтихиева. - М.: 1998. - 56с. - (Новые информационные технологии в
образовании: Обзор.информ./НИИВО; Вып.3).
Мордвинов В.А. Информсреда новых информационных технологий. Телекоммуникации./Под ред. Н.В. Петропольского. Учебное пособие (вып.2):
/МГДТДиЮ, МИРЭА - М., 1996, 21с.
Материалы ж. "Информационные технологии", в том числе №№ 2-97, 2-98, 5-98,
6-98, тематическая подборка под ред. Норенкова И.П.
Шнитман В.З., Кузнецов С.Д. Аппаратно-программные платформы корпоративных информационных систем. Серверы корпоративных баз данных/ Информационно-аналитические материалы Центра Информационных Технологий,
МГУ, М.: 1998, 6с.
Артемьев В. Что такое Intranet? Информационно-аналитические материалы
Центра Информационных Технологий, МГУ, М.: 1998, 7с.
А. Сигалов Internet в России: сетевая инфраструктура и информационные ресурсы/ Информационно-аналитические материалы Центра Информационных
Технологий, МГУ, М.: 1998, 8с.
174
93.
94.
95.
96.
97.
98.
99.
100.
101.
102.
103.
104.
105.
106.
107.
108.
109.
110.
111.
112.
113.
114.
Шатт С. Мир компьютерных сетей. Пер. с англ. С.М. Тимачева / под ред. М.А.
Мазина/ -К.:BHV - Киев, 1996. - 228с., ил.
Состояние и развитие высшего и среднего профессионального образования./Под
научн.ред. А.Я.Савельева. М.: Изд-во МФТИ, 1998. - 352с. ISBN 5-89155-025-3.
Якубайтис Э.А. Информационные сети и системы. Проектирование. Справочная книга. Доп. издание, переработанное - М.: Финансы и статистика, 1999. 368с.: ил.
Семенов В.В. и др. Компьютерные технологии в дистанционном обучении. М., 1997. - 64с. - (Новые информационные технологии в образовании: Аналитические обзоры по основным направлениям развития высшего образования /
НИИВО; Вып.12).
Материалы сети Internet.
А.В. Данилин, С.Л. Моисеев. Построение систем автоматизации документооборота и поддержки деловых процессов на платформе Lotes Notes // Информатизационные технологии. 1997, №2.
И.В. Гиркин. Новые подходы к организации учебного процесса с использованием современных компьютерных технологий. // Информационные технологии.
1998. №6.
Кривошеев А.О. Разработка и использование компьютерных обучающих программ // Информационные технологии. 1996. №2.
Александров Г.Н. Программированное обучение и новые информационные
технологии обучения // Информатика и образование. 1993. №5.
Агапова О.И., Кривошеев А.О., Ушаков А.С. О трех поколениях компьютерных технологий обучения // Информатика и образование. 1994. №2.
Демушкин А.С., Кириллов А.И., Сливина Н.А. и др. Компьютерные обучающие программы. Классификация. Критерии качества // Информатика и образование. 1995. №3.
Фомин С.С. Развитие технологии создания компьютерных обучающих программ // Информационные технологии. 1996. №2.
Visual C ++ 5.0 Info View Help.
Рихтер Дж. Windows для профессионалов: Программирование для Windows 95
и Wndows NT 4 на базе Win32 API / Пер. с англю М.: Издат. Отдел “Русская редакция” ТОО “Channel Trading Ltd”, 1997.
Microsoft Согр. Руководство программистов по Microsoft Windows 95 / Пер. с
англ. М.: Издат. Отдел «Русская редакция» ТОО “Channel Trading Ltd”, 1997.
Реферат-база данных по учебному пособию Шимакина Ю.И. и по книге “ Информационые системы ” В.Н. Волковой, Б.И.Кузина
Липаев В.В. «Документирование и управление конфигурацией программных
средств. Методы и стандарты». Серия «Информатизация России на пороге XXI
века». Москва, СИНТЕГ, 1998, 220с.
Реф. Гусев Е.Е., МФ-4-99, 07.07.00. ф. “Профиль информационных систем и
жизненного цикла программных средств.doc”.
Реф. Гусев Е.Е., МФ-4-99, 07.07.00. ф.“Стандарт ISO 12207.doc”
Реф. Гусев Е.Е., МФ-4-99, 07.07.00. ф. “Проектирование технологической поддержки разработки ПС.doc"
Реф. Гусев Е.Е., МФ-4-99, 07.07.00. ф.”Модели жизненного цикла сложных
ИС.doc”
Информация с сайта www.citforum.ru
175
3.1. Цели и задачи проекта:
Цель проекта.
Разработка и реализация концептуального подхода к моделированию, проектированию
и сопровождению на всем жизненном цикле информационных систем (ИС) в образовании, с базовой компонентой, опирающейся на достижения наукоемких технологий и
поддерживающих образовательные технологии в открытом пространстве: от мировых,
корпоративных, локальных до персонифицированных информационных ресурсов преподавателя.
Задачи проекта.
1.Разработка и реализация модельного подхода к построению ИС в образовании интегрирующих уровни: глобальных, корпоративных, локальных, персонифицированных
информационных ресурсов.
2.Моделирование и построение мини ИС, обеспечивающих мобильность, автономность и интерактивность поддержки профессиональной деятельности преподавателя;
структурирование и разработка методологии построения подсистем информационного
назначения, стартовой подсистемы.
3.Разработка и реализация методологии построения учебно-методических комплексов
(УМК) дисциплин, поддерживаемых средствами ИС, как ядра мини ИС в образовательных технологиях (в т.ч. модульных электронных установочных лекций и электронных учебных пособий).
4.Реализация средствами ИС множественных образовательных траекторий в обеспечении информационной поддержки оси непрерывного образования "школа-вуз" с выраженной компонентой дополнительного образования как средства интенсификации информатизированного обучения.
5.Достижение высокой эффективности ИС в результате использования и развития "метода проектирования" в образовании, гармоничной совокупности "исследовательского
метода", "эвристического метода" и "метода проблемного изложения".
6.Разработка и реализация методологии синтеза и использования ИС в привязке к
предметной области, реализующей подготовку специалистов для работы с указанными
ИС, в т.ч. в сфере ДО (специальность "Информационные системы в образовании" и
аналогичные), инфологическое моделирование ИС по основным блокам.
Актуальность проекта.
Актуальность проекта обусловлена назревшей необходимостью перехода от компьютеризации к информатизации образовательных технологий путем интенсификации информатизированного обучения, призванного решить основную дидактическую задачу спроектировать и реализовать образовательный процесс, гарантирующий достижение
требуемого качества обучения.
176
Московский городской Дворец детского (юношеского) творчества
Отдел технического творчества
----------------------------------------------------О формировании единой управляемой информсреды образования в России
(Аналитическая записка)
Правительство Российской Федерации постановлением от 28 августа 2001 г.
№630 утвердило федеральную целевую программму «Развитие единой образовательной информационной среды (2001-2005 годы)». Разработчики программы: Минобразования РФ и другие министерства России.
Задачи и направления Программы: формирование единой информационнотехнологической инфрастуктуры системы образования, включая:
• развитие информационных технологий сферы образования (в том числе создание
основ единой системы информационного и научно-методического обеспечения образования);
• повышение квалификации и профессиональная переподготовка педагогических, административных и инженерно-технических кадров;
•
предоставление образовательным учреждениям средств вычислительной техники,
средств доступа к глобальным информационным ресурсам, общесистемных и прикладных программных средств,
• создание сети ресурсных центров, обеспечивающих информационную и научнометодическую поддержку учебного процесса, обслуживание аппаратнопрограммных средств, оказание консультационных услуг;
• применение новых информационных и телекоммуникационных технологий в
учебном процессе, включая:
1. создание и использование в учебном процессе современных электронных учебных
материалов наряду с традиционными учебными материалами;
2. разработку электронных средств информационно-технологической поддержки и
развития учебного процесса;
3. подготовку педагогических, административных и инженерно-технических кадров
образовательных учреждений, способных эффективно использовать в учебном
процессе новейшие информационные технологии.
В Программе выделены позиции, относящиеся непосредственно к дополнительному образованию. В частности, в Программе указывается:
«…В системе дополнительного образования детей на начало 2000/2001 учебного года насчитывалось 8,7 тыс. учреждений, в которых обучается более 7 млн. человек. Необходимость подключения значительной части данных учреждений к Интернету диктуется задачами развития сферы дистанционного обучения по различным видам
детского и юношеского творчества, внедрением новых информационных технологий в
сферу дополнительного образования детей. Имеющаяся на сегодняшний день в учреждениях дополнительного образования сетевая база и учебно-методическое оснащение
явно недостаточны для решения этих задач и требуют значительного обновления…».
Без сомнения, Дворец является и должен являться центральным учреждением
РФ и Московского региона в части реализации Программы в системе дополнительного
образования. Магистральная линия развития Дворца в указанном направлении связана
с созданием на базе Дворца Интернет-града дополнительного образования, проект которого направлен дирекцией Дворца в МКО. Однако, уже до решения этого вопроса
при всей теперешней ослабленной Интернет\Интранет технологической базе Дворца,
представляется совершенно очевидным, что Дворец и его подразделения НИТ ведут и
177
намерены
развивать
работу,
отвечающую
статусу
РЕГИОНАЛЬНОГО
РЕСУРСНОГО ЦЕНТРА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ.
Это выражается в постановке и системном расширении следующих видов информационно-технолого-методической деятельности:
1. создание и поэтапное наполнение корпоративной многомодульной междисциплинарной информационной системы (ИС) дополнительного образования на платформе Lotus Notes как средства управления информационным ресурсом подотрасли;
2. разработка, апробация, внедрение, опубликование на твердых носителях и в Интернет учебно-методических комплексов (УМК) различных дисциплин допобразования с последующим размещением их в ядре указанной корпоративной ИС допобразования;
3. расширение окружения ядра ИС сопровождающими информационнометодическими разработками и материалами, подсистемой (базой данных) «кадры», наборами творческих работ учащихся, детско-юношеским периодическим интернет-журналом «Незнайка в Интернете», периодическим профессиональным методологическим журналом дополнительного образования «AENET», виртуальным
интернет-демзалом Дворца и другими модулями. Эти массивы представлены в Интранет-пространстве
и
на
Интернет-страницах
Дворца
в
доменах
WWW.MGDTD.RU и WWW.AENET.RU и выпускаются во внешний мир под контролем Дирекции Дворца под издательскую лицензию Дворца. С использованием
указанного информационного поля осуществляется работа по повышению квалификации работников дополнительного образования на стажерской площадке
Дворца во взаимодействии с отделом повышения квалификации ЦНИТ МИРЭАМГДД(Ю)Т.
В целях дальнейшего развития указанной работы во Дворце подразделения и
сотрудники Дворца приглашаются к сотрудничеству в перечисленных выше электронных интернет-журналах, в виртуальном демзале, в построении многомодульного окружения ядра ИС и т.п.
Технологические требования к предоставляемым информационным материалам
оговорены соответствующей технологической инструкцией сектора НИТ, утвержденной дирекцией Дворца.
178
Содержание
Предисловие редактора ...........................................................................................................3
Семантическая модель реальности и идеальности информсреды как полигон для
создания информационных систем в образовании...............................................................4
Семантика. Информация как семантическая сущность материи........................................4
Познание через интерпретаторы – сущность информатики как базовой дисциплины
освоения предметных областей в образовании. ...................................................................5
Язык, как средство общения информсреды образования. ...................................................5
Информационные технологии. ...............................................................................................6
Интеллектуализация информационных технологий; интеллектуальные
информационные системы......................................................................................................6
Предметная область информационных систем в образовательных технологиях. ............7
Информация, как субстанция, видоизменениями и отображениями которой
проявляется функционирование информационных систем.................................................8
Новые подходы к организации учебного и учебно-творческого процессов с
использованием современных компьютерных технологий, реализуемых посредством
информационных и обучающих систем. .............................................................................10
Общая характеристика функций и содержания проектирования ИС в образовании.
Реализация проектных решений средствами новых информационных технологий. .....12
Подходы к проектированию автоматизированных информационных систем. ...............13
CASE системы в проектировании ИС образования. Инструментарий, спецификация и
инфологическое структурирование в CASE-технологиях.................................................15
Системные (операционные) среды автоматизированных информационных систем (ИС).
CALS-технологии. .................................................................................................................16
Общие принципы и рекомендации по созданию баз библиографической, реферативной
и полнотекстовой информации (по материалам комплексного межведомственного
проекта ГНИИ ИТТ «Информика»). ....................................................................................17
Методология и средства разработки информационных систем (по материалам ГНИИ
ИТТ «Информика»). ..............................................................................................................19
Методология быстрой разработки приложений RAD (материалы ГНИИ ИТТ
«Информика»). .......................................................................................................................22
Методология DATARUN (материалы ГНИИ ИТТ «Информика»). .................................23
Информационные приложения, ориентированные на транзакционную обработку через
Internet/Intranet (материалы ГНИИ ИТТ «Информика»)....................................................26
Корпоративные информационные технологии в образовании – результат создания и
сопровождения ИС в образовательных технологиях. ........................................................27
Тенденции развития корпоративных ИС. Иерархическое структурирование ИС
четвертого поколения на основе Интернет\Экстранет\Интранет-технологий. ...............28
Классификация корпоративных информационных систем (ИС) и требования к ним....29
Некоторые условия эффективного использования корпоративных ИС в образовании. 29
Представление данных, их структура в ИС. .......................................................................30
Иерархические структуры данных.......................................................................................31
Модели в представлении знаний средствами информационных систем. ........................31
Классификационные системы моделей представления знаний. .......................................31
Иерархическая система классификации. .............................................................................31
Алфавитно-предметная классификация. .............................................................................32
Свойства информации как ресурса общественного и производственного развития. .....32
179
Основные виды и формы информационного обеспечения учреждений
образовательного и научно-образовательного профиля....................................................33
Фактографические и документальные информационные массивы. .................................34
Потребитель информации в образовании и его информационные потребности. ...........36
Моделирование, проектирование и внедрение в практику жизнеобеспечения социума
мобильных информационных систем на интегрированной платформе Windows CE, как
средство развития открытого информационного пространства (по материалам ЦНИТ
МИРЭА-МГДТДиЮ, разработчики – зам.директора ЦНИТ доц. Н.И.Трифонов и др.).
..................................................................................................................................................36
Фактографические и документальные ИС. .........................................................................40
Классификация фактографических информационных систем АСУ и АИС по
назначению и использованию...............................................................................................41
Классификации автоматизированных систем научно-технической
информации(АСНТИ). ..........................................................................................................41
Системы обработки данных; базы данных, базы знаний, базы целей и работа с ними в
классификации информационных систем. ..........................................................................41
Базы данных и банки знаний как основа информационных систем в образовании и
работа с ними. ........................................................................................................................42
Информационное, техническое, лингвистическое, организационное и программное
обеспечение систем обработки данных. ..............................................................................45
Сбор информации для ИС в образовании и науке..............................................................46
Обработка информации средствами ИС образования........................................................48
Программное обеспечение (ПО) для разработки ИС. ........................................................49
Программное обеспечение систем обработки данных.......................................................49
Операционные системы семейства Windows в НИТ, поддерживаемых
информационными системами. ............................................................................................50
Разработка пользовательского интерфейса ИС. .................................................................51
Системы управления базами данных (СУБД).....................................................................53
Объектно-ориентированное программирование. ...............................................................53
Визуальное программирование. ...........................................................................................54
Концепция объектно-ориентированного визуального программирования. ....................55
Визуальные средства разработки ПО – системы Delphi и C++ Builder............................55
Интегрированный CASE-инструментарий и процедуры проектирования ИС на его
основе. .....................................................................................................................................56
Обеспечивающая часть в проектах ИС (АСУ)....................................................................57
Проектирование средств информационной поддержки учебного процесса в режиме
OnLine (материалы ГНИИ ИТТ «Информика»). ................................................................58
Виртуальные учебные и исследовательские лаборатории в проектах систем
дистанционного обучения и творчества (по материалам ГНИИ ИТТ «Информика»). ..60
Проектирование технологической поддержки разработки ПС, стадии проектирования.
..................................................................................................................................................62
Понятие о полном жизненном цикле БД и ИС в процессе проектирования и
сопровождения. Основные этапы жизненного цикла. .......................................................63
Основные требования, предъявляемые к проектируемым информационновычислительным (информационным) системам в образовании. ......................................65
Модель проектируемой информационной системы; состав и структура банка данных
(на конкретном примере). .....................................................................................................66
Жизненный цикл сложных технических и информационных систем (детально)...........72
Модели жизненного цикла сложных ИС.............................................................................75
Стандарты жизненного цикла сложных программных средств........................................77
180
Стандарт ISO 12207:1995 ......................................................................................................78
Математические модели длительности полного жизненного цикла сложных
технических и информационных систем в образовании. Идеализированные и развитые
модернизированные схемы экспоненциального распределения.......................................79
Прогнозирования длительности жизненного цикла сложных технических и
информационных систем методом Монте-Карло с использованием распределения
Гомперца-Макегама...............................................................................................................82
Математические модели стохастических систем с дискретными состояниями и
непуассоновскими переходами и их приложение к оценке длительности жизненного
цикла сложных технических и информационных систем. ................................................83
Численный метод решения интегрального уравнения Фредгольма 1 рода с ядром,
равным характеристической функции экспоненциального распределения. ...................84
Метод рандомизации числа «псевдосостояний». ...............................................................85
Прогнозирование продолжительности жизненного цикла сложных технических и
информационных систем. .....................................................................................................87
Профиль информационных систем и жизненного цикла программных средств. ...........87
Последовательность и состав формирования профилей жизненного цикла
программного обеспечения в процессе проектирования ИС (модуль разработан по
материалам публикации В.В.Липаева). ...............................................................................89
Исследование и разработка полного жизненного цикла (ЖЦ) базовой версии
программных средств (ПС) информационной системы (ИС) (модуль разработан по
материалам публикации В.В.Липаева). ...............................................................................91
Разработка отчетных и результирующих документов (в составе проекта ИС) по этапам
жизненного цикла базовой версии ПС информационной системы (модуль разработан
по материалам публикации В.В.Липаева). ..........................................................................95
Построение корпоративных информационных систем (ИС) и автоматических систем
управления (АСУ) на платформе Lotus Notes...................................................................100
Пример фрагментов эскизного проектирования ИС дополнительного образования на
платформе Lotus Notes.........................................................................................................104
Процедуры и последовательности проектирования корпоративных сетей.
Рекомендации (по материалам лекций проф.В.П.Кулагина). .........................................115
Постановка задачи по созданию информационной системы (ИС), поддерживающей
профессиональную деятельность преподавателей очной формы и тьюторов
дистанционного обучения, а также учебно-творческий процесс учащихся. .................118
Гипертекстовый интерфейс для корпоративной сети и объектно-реляционная (ОР)
система управления базой данных (СУБД).......................................................................119
Внешний (пользовательский) интерфейс. .........................................................................120
Внешний интерфейс администрирования. ........................................................................121
Динамический HTML и единая схема взаимодействия СУБД с пользователем...........121
Сравнение двух механизмов доступа к базам данных: Java-апплетов и CGI-скриптов на
стороне Web-сервера (модель “тонкого клиента”). Модуль Web DataBlade корпорации
Informix Software (пример предпроектного анализа). ......................................................123
Пример анализа и обеспечения жизненного цикла банка данных (БД) в процессе
проектирования информационной системы (ИС). ...........................................................126
Основные стадии жизненного цикла банка данных и этапы проектирования ИС
(применительно к рассматриваемому примеру проектирования ИС в среде Informix).
................................................................................................................................................126
Модель информационной системы (ИС). Состав и структура банка данных (БД) на
примере проектирования ИС в среде Informix (автор проекта И.С.Лысых)..................128
181
Разработка (на стадиях предпроектного исследования и эскизного проектирования) и
реализация проекта модернизации UNIX-класса кафедры ТИССУ МИРЭА как базовой
технологической площадки информационного сопровождения учебного процесса
средствами информационных систем. (Пример. По материалам годового отчета ЦНИТ
МИРЭА-МГДТДиЮ в Минобразования РФ за 2000г. Авторы раздела: доц.
С.Н.Ковалев, доц. И.П.Дешко, доц. В.Н.Цыпкин и другие)............................................139
Предпроектные исследования и разработка эскизного проекта развития
телекоммуникационной сетевой инфраструктуры МИРЭА, поддерживающей единое
информационное образовательное пространство (Пример. По материалам годового
отчета ЦНИТ МИРЭА-МГДТДиЮ в Минобразования РФ за 2000г. Авторы раздела:
доц. С.Н.Ковалев, доц. И.П.Дешко, доц. В.Н.Цыпкин и другие. Автор проекта доц.
И.П.Дешко)...........................................................................................................................145
Рабочее проектирование развития телекоммуникационной сетевой инфраструктуры
МИРЭА, поддерживающей единое информационное образовательное пространство
(Пример. По материалам годового отчета ЦНИТ МИРЭА-МГДТДиЮ в
Минобразования РФ за 2000г. Авторы раздела: доц. С.Н.Ковалев, доц. И.П.Дешко, доц.
В.Н.Цыпкин и другие. Автор проекта доц. И.П.Дешко – директор Центра сетевого
управления и телекоммуникаций МИРЭА). .....................................................................148
Перечень вопросов самопроверки для подготовки студентов МИРЭА по кафедре
Технических и информационных средств систем управления (ТИССУ) к
Государственному междисциплинарному экзамену по специальности 220200 –
«Автоматизированные системы обработки информации и управления (компьютерные
технологии в образовании)» или по специальности 071900 «Информационные системы
в технике и технологиях (в образовательных технологиях)»..........................................159
Библиографический список ................................................................................................169
Документ
Категория
Экономика
Просмотров
2 301
Размер файла
2 178 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа