Информационные системы и технологии

ИНФОРМАЦИОННЫЕ
СИСТЕМЫ 
И ТЕХНОЛОГИИ

О.Л. Голицына, Н.В. Максимов, И.И. Попов

Рекомендовано Учебно-методическим советом СПО 
в качестве учебного пособия для студентов учебных заведений, 
реализующих программу среднего профессионального 
образования по специальностям 
09.02.03 «Программирование в компьютерных системах», 
09.02.04 «Информационные системы (по отраслям)», 
09.02.05 «Прикладная информатика (по отраслям)»

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Москва                                        2021

ИНФРА-М

УДК 004.9(075.32)
ББК 32.973я723
 
Г60

Голицына О.Л.
Г60 
 
Информационные системы и технологии : учебное пособие / 
О.Л. Голицына, Н.В. Максимов, И.И. Попов. — Москва : ФОРУМ : 
ИНФРА-М, 2021. — 400 с. — (Среднее профессиональное образование).

ISBN 978-5-00091-592-9 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-014129-9 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-108938-5 (ИНФРА-М, online)

В учебном пособии рассматриваются классификация и структура автоматизированных информационных технологий (АИТ), связанные с ними 
понятия и определения, роль предметной области. Приводятся базовые 
АИТ пользователя — обработка текстов, таблиц, мультимедийных данных; 
смешанные АИТ — распознавание символов, преобразование речи в текст 
и обратно, машинный перевод. Рассматриваются технологии администратора и разработчика автоматизированных информационных систем (АИС) 
и АИТ — доступ к данным в локальном и сетевом режимах, клиент-серверные архитектуры, средства и технологии информационного поиска.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям подготовки «Прикладная информатика (по областям применения)», «Информационные системы», «Программное обеспечение вычислительной техники 
и автоматизированных систем», а также для широкого круга специалистов 
в области информатизации.

УДК 004.9(075.32)
ББК 32.973я723

Р е ц е н з е н т ы:
Гусева A.И. — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Экономика и менеджмент в промышленности» Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ»; 
Сысоева Л.А. — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры 
«Моделирование в экономике и управлении» факультета управления 
Института экономики, управления и права Российского государственного гуманитарного университета

ISBN 978-5-00091-592-9 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-014129-9 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-108938-5 (ИНФРА-М, online)

© Голицына О.Л., Максимов Н.В., 
Попов И.И., 2019
© ФОРУМ, 2019

Человеку свойственно ошибаться,
но понастоящему запутывает все только
компьютер.
Из Законов Мэрфи

Список сокращений

АИПС —
автоматизированная информационнопоисковая система
АИС
—
автоматизированная информационная система
БД
—
база данных
ЕЯ
—
естественный язык
ИД
—
информационная деятельность
ИП
—
информационная потребность
ИПП
—
информационная потребность пользователя
ИПС
—
информационнопоисковая система
ИР
—
информационный ресурс
ИС
—
информационная система
ИПЯ
—
информационнопоисковый язык
ЛО
—
лингвистическое обеспечение
ОД
—
основная деятельность
ПО
—
поисковый образ
ПОЗ
—
поисковый образ запроса
ПОД
—
поисковый образ документа
ПрО
—
предметная область

Введение

С самого начала появления автоматизированных информационных систем все функции контроля, обработки и анализа информации
были переданы вычислительным машинам, потому что считалось,
что с их помощью в этой области можно сделать все. Однако оказалось, что использование машин отнюдь не всегда эффективно и даже
не всегда целесообразно. Традиционные «ручные» методы обработки
информации и управления информационными потоками зачастую
оказывались намного сложнее для автоматизации, чем это представляли себе специалисты по информатизации. Некоторые информационные потоки, вполне эффективные, пока они проходили от человека к человеку, после перемещения их в машинную среду становились
причиной снижения общей эффективности деятельности: данные,
для передачи которых раньше использовались прямые «естественные» каналы, теперь должны проходить через процедуры кодирования и обработки ЭВМ. Это приводит не только к заметной задержке,
но и требует от человека специальных знаний и навыков.
Другая проблема порождается гигантскими и все увеличивающимися объемами хранимых и перерабатываемых данных, а также появлением все большего числа субъектов, поставляющих, изменяющих и
использующих эти данные. Расширяется спектр задач, для которых
нужны данные, а вместе с ними растут и потребности вычислительной среды, причем не только в части оборудования — возрастают требования к специализированным программным средствам и технологиям, в том числе и в части их стандартизации и унификации.
На современном этапе развития общества информационные системы (ИС) и технологии (ИТ) становятся теми средствами, которые
человек может использовать очень широко. Вместе с тем, в современных употреблениях эти два термина, равно как и основополагающее
понятие «информация», являются настолько часто употребляемыми и
расхожими, что практически перестали отражать чтолибо определенное. К сожалению, в нормативных документах эти базовые понятия определены очень поразному и скорее отражают специфику области применения документа, чем свойства самого определяемого
объекта.

Например, в [1] даны следующие определения:
1) информация — сведения (сообщения, данные) независимо от

формы их представления;

2) информационные технологии — процессы, методы поиска,

сбора, хранения, обработки, предоставления, распространения информации и способы осуществления таких процессов и методов;

3) информационная система — совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств.

Эти определения являются достаточно обобщенными: существо

определяемого будет зависеть от того, какой смысл будет вкладываться в базовые понятия — сведения, сообщения, данные, процессы, методы, способы, средства. Но главное — они не отражают особенности
их применения в ИТсфере: для их конструктивного использования
при построении и использовании автоматизированных информационных систем (АИС) необходимо определить операционные свойства
основного объекта обработки — информации, а также функциональные возможности операционных сред, в которых она обрабатывается.

Пособие обобщает многолетний опыт преподавания авторами

дисциплин, относимых к «информационному» блоку, как в технических, так и в гуманитарных вузах, в том числе таких, как НИЯУ
МИФИ, РГГУ, РЭУ им. Плеханова. В своей работе авторы руководствовались и тем, что материал должен не только представлять существо конкретной темы, но и подвести читателя к пониманию обоснованности (или условности) того или иного решения. Авторы сознательно избегали описаний языков и технологий, применяемых в
конкретных системах, предполагая, что полноценное освоение материала курса так или иначе должно быть связано с практикой и, соответственно, с неизбежным изучением конкретных подходов, языков и
технологий, свойственных выбранной системе и изложенных в специальных пособиях, учебниках и руководствах.

Данное пособие написано в предположении, что читатели владеют основами информатики и программирования.

Учебное пособие предназначено для студентов вузов, обучающихся по направлению «Прикладная информатика», а также
для учащихся техникумов по специальности «Программное
обеспечение вычислительной техники и автоматизированных сисВведение
5

тем». Пособие обеспечивает формирование следующих профессиональных компетенций:

• способность анализировать при решении профессиональных

задач социальноэкономические проблемы и процессы с применением методов системного анализа и математического моделирования (Б1);

• способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности и эксплуатировать современное электронное оборудование и информационнокоммуникационные технологии (Б2);

• способность применять системный подход и математические

методы в формализации решения прикладных задач (Б3);

• способность осуществлять и обосновывать выбор проектных

решений по видам обеспечения информационных систем (Б4);

• способность проводить обследование организаций, выявлять

информационные потребности пользователей, формировать
требования к информационной системе, участвовать в реинжиниринге прикладных и информационных процессов (Б5);

• способность оценивать и выбирать современные операционные

среды и информационнокоммуникационные технологии для
информатизации и автоматизации решения прикладных задач и
создания ИС (Б8);

• способность ставить и решать прикладные задачи с использованием современных информационнокоммуникационных технологий (Б10).

В целом курс ориентирован на развитие и таких общепрофессиональных компетенций, как способность понимать роль и значение информации и информационных технологий в развитии современного общества и научного знания, а также способность использовать, обобщать
и анализировать информацию, ставить цели и находить пути их достижения в условиях формирования и развития информационного общества.

В 1й главе представлены общие вопросы терминологии, понятий

и классов объектов и процессов, связанных с проблематикой информационных систем и технологий. С системных позиций вводятся основные понятия: информация, данные, знания. Определены состав и
структура информационной системы, рассматриваемой как средство
автоматизированной обработки данных. Вводится определение информационной технологии и классов ИТ.

В главе 2 представлены основные (базовые) типы технологий

пользователя: обработка текстовой и табличной информации. Рас6
Введение

смотрены определения моделей документа, языки разметки документов, технологии XML, функции текстового процессора MS Word; работа с электронными таблицами на примере MS Excel.
Глава 3 посвящена описанию основных принципов мультимедийных технологий: обработка аудиоинформации; форматы аудиосигнала; технологии и программные средства обработки статических
изображений; принципы и элементы технологий цифрового видео.
Глава 4 содержит описание «смешанных» информационных технологий, в том числе: оптическое распознавание текстов; системы
распознавания и генерации речи; средства автоматизированного перевода текстов.
В главе 5 рассматриваются технологии доступа к данным: файловые системы, базы данных и СУБД; физическая организация данных
в системах управления данными, а также хранилища данных и их использование для анализа информации.
Глава 6 содержит описание сетевых информационных технологий
и технологий Internet. Рассмотрены структуры сетей, модель взаимодействия открытых систем, технологии Internet, прикладные протоколы коммуникации Internet, распределенные файловые системы
Internet, распределенные информационные системы Internet.
В главе 7 рассматриваются основные принципы технологий информационного поиска; обобщенный технологический процесс
АИПС; методологические основы информационного поиска; компоненты и обобщенная схема информационного поиска.
Глава 8 представляет технологии распределенной обработки информации: распределенные информационные ресурсы; клиентсерверные архитектуры распределенной обработки данных; архитектуры
сервера баз данных; схемы размещения и доступа к данным в распределенных БД; объектноориентированные технологии распределенной обработки; электронные библиотеки.
В приложении приводится глоссарий терминов.
В целом пособие должно рассматриваться и как введение в проблематику автоматизированной обработки информации, хотя, в силу
ограниченности объема, не претендующее на полномасштабное изложение материала разделов, каждый из которых представляет отдельную дисциплину и зачастую представлен отдельным полноценным
пособием.

Введение
7

Глава 1
ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
И ТЕХНОЛОГИИ

Приведем в дополнение к использованному во введении определению понятия «информационная система» [1] определение, данное
в [Криницкий, 1982]: «АИС — это комплекс, состоящий из информационного фонда и процедур: управляющей, обновления, информационного поиска и завершающей обработки, позволяющих накапливать, хранить, корректировать и выдавать информацию»1. Данное определение имеет функциональноструктурный характер, а
неявно присутствующее понятие «системности» отражает существо
функциональности: состав и структура ИС определяются исходя из
требований к уровню эффективности обслуживания информационных
потребностей пользователей в контексте задач основной деятельности.
Целесообразно конкретизировать и другое основополагающее
понятие — «информационная технология», которое согласно [2] определяется как «практическая деятельность и прикладная наука,
имеющие дело с данными и информацией. Примером является сбор,
изображение, обработка, обеспечение безопасности, передача, взаимообмен, представление, управление, организация, хранение и восстановление данных и информации». Здесь важно конструктивно
уточнить это понятие следующим образом: «Информационная технология — это представленное в проектной форме (формализованном
виде, пригодном для практического использования) концентрированное выражение научных знаний и практического опыта, позво1 Такое определение, безусловно, является более конструктивным по своей
сути, но, тем не менее, оно не проводит границы между информацией и данными,
которые собственно накапливаются, обрабатываются и передаются.

ляющее рациональным образом организовать тот или иной достаточно часто повторяющийся информационный процесс. При этом достигается экономия затрат труда, энергии людских и материальных
ресурсов, необходимых для реализации данного процесса» [Колин,
1995]. Данное определение подчеркивает, что ИТ — это не только
программные, технические и другие средства обработки информации
и отнюдь не любые способы осуществления процессов и методов, как
это иногда представляется, и что только на основе обобщенного подхода к этому понятию можно достигать нового качества, оптимизировать разнообразные информационные процессы, начиная от подготовки и издания печатной продукции и заканчивая информационным моделированием и прогнозированием глобальных процессов
развития природы и общества.
Особенностью информационных систем и технологий является
то, что они не могут рассматриваться изолированно, вне материальной сферы. Информация является неотъемлемым и, часто, определяющим компонентом практически всех материальных процессов,
которые инициирует (или в которых участвует) человек, т. е. эффективность их использования проявляется и может быть оценена только
в сфере материального производства.
Другая важная особенность предопределена естественным для
больших систем требованием надежности и устойчивости функционирования и развития, а также возможности интеллектуального (человеческого) контроля в условиях большой сложности. Это означает,
что сфера информационных технологий должна быть распространена
практически на все этапы жизненного цикла продукта.
Третья особенность — это непосредственное или опосредованное
участие человека в технологических процессах. Любой автоматизированный и даже автоматический процесс на том или ином этапе связан
с необходимостью представления (или получения) информации в
форме, удобной для человека. Это породило, в частности, и отдельное
направление — технологии человекомашинного взаимодействия и
интерфейсы информационных систем.
Можно сделать вывод, что хотя информационные технологии в
значительной степени ориентированы на индустрию, они должны
рассматриваться не только как инструмент, умножающий возможности человека, но также и как методологическая платформа, обладающая универсальными парадигмами, моделями, методами, языками
для представления, формализации, моделирования, систематизации,
обработки прикладных знаний.

Глава 1. Введение в информационные системы и технологии
9

1.1. Информация и информационные процессы

Реально любая информационная система всегда является частью
какойлибо более общей, например, производственной, социальной,
научноисследовательской системы, а люди или системы, которые
были генераторами информации, в другой момент времени будут потребителями этой или какойлибо другой информации. Обобщенная
схема информационных потоков и место ИС в процессе управления
представлены на рис. 1.1. Здесь информационная система представлена в самом широком понимании как система, обеспечивающая выработку (или реализацию) информации (управляющего воздействия)
путем ее синтеза на основе уже имеющейся информации: сведений о
состоянии объекта, окружающей среды, а также об эффективности
ранее выработанной информации.

Это позволяет говорить о цикличности информационного обмена,
когда информация, получаемая в результате одного созидательного
процесса, так или иначе будет использована в другом процессе. Свойство «созидательности» здесь отражает существенную особенность
подхода к рассматриваемому классу ИС: информация не является са10
Глава 1. Введение в информационные системы и технологии

Рис. 1.1. Место ИС в процессе управления

модостаточным объектом, а ее генерация не является исключительной целью субъекта, управляющего процессом. То есть информация
появляется в результате некоторой целенаправленной — основной деятельности (ОД) субъекта, обычно тесно связанной с его существованием в окружающей среде, и используется в какойлибо последующий момент времени этим или какимлибо другим субъектом в рамках этого или какоголибо другого процесса деятельности.

1.1.1. Данные, информация, знания

Термины «информация», «знания», «данные» в большинстве учебников и пособий практически не различаются. Но различие становится
очевидным, если рассмотреть их «функциональную» взаимосвязь.
В стандарте [2] термины «знания», «информация» и «данные»
рассматриваются с точки зрения их обработки, где они определены
как словесно, так и с помощью графической иллюстрации (рис. 1.2)
следующим образом.
Знания — организованная, интегрированная совокупность фактов, событий, предположений и правил, организованных для системного использования.
Информация — любой факт, понятие или значение, полученное из
данных, а также контекст, выбранный из знаний, или контекст, ассоциированный со знаниями.
Данные — представление информации в некотором формализованном виде, пригодном для передачи, интерпретации или обработки.
Термины «знания», «информация» и «данные» в приведенной
выше вербальной форме определены «изолированно» друг от друга
(только с точки зрения их отдельной обработки), в то время как на рисунке они представлены в процессе — до и после обработки. Но здесь
надо отметить, что с алгоритмической точки зрения («входвыход»)
эта схема все же не дает взаимно корректных определений.
В [Ожегов, 1989] понятие «информация» определяется как «сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемых человеком или специальным устройством», где сведения —
это «познания в какойлибо области, известия, сообщения, знания,
представление о чемлибо».
В [Винер, 1968] информация определяется уже как «...факты, получаемые из внешнего мира в процессе приспособления, т. е. в процессе взаимодействия с внешним миром».

1.1. Информация и информационные процессы
11

Такая несогласованность определений приводит к принципиально важному вопросу: имеют ли знания, информация, данные общую
природу или это совершенно разные субстанции?
Приведенные выше определения и формулировки подчеркивают
«вторичность» этих сущностей и неявно указывают на два принципиальных положения: 1) взаимодействие объектов в природе сопровождается сопутствующими образами (сведениями, фактами), которые
воздействуют на сам процесс или отражают результат собственно
взаимодействия, и 2) взаимодействие всегда так или иначе ориентировано и характеризуется, например, направленностью, действенностью, эффективностью и т. д., а их характеристики обычно физически и составляют образ. Отсюда также можно вывести предположение, что информация с точки зрения формы и структуры является
неатомарным, композиционным объектом.
Рассмотрим простой пример типичного процесса информирования (во взаимодействии пассажира с железнодорожным транспортом) — получения сведений о времени отправления последней электрички до нужной станции. В случае если мы обращаемся к сотрудни12
Глава 1. Введение в информационные системы и технологии

Рис. 1.2. Иллюстрация соотношения между данными, информацией и знаниями
в ISO/IEC 23821