Домой

Лекция основы построения банков данных. Предметная область банка данных. Состав банков данных. Архитектура банка данных. Этапы проектирования Базы Данных




Скачать 90.17 Kb.
НазваниеЛекция основы построения банков данных. Предметная область банка данных. Состав банков данных. Архитектура банка данных. Этапы проектирования Базы Данных
Дата09.05.2013
Размер90.17 Kb.
ТипЛекция
Содержание
2.1. Предметная область банка данных
2.2. Состав банка данных
2.3. Архитектура банка данных
2.4. Этапы проектирования Базы Данных
Библиографический список
Подобные работы:

Лекция 3. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ БАНКОВ ДАННЫХ. Предметная область банка данных. Состав БАНКОВ ДАННЫХ. Архитектура банка данных. Этапы проектирования Базы Данных

2. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ БАНКОВ ДАННЫХ


Концепция банков данных позволила принципиально по-новому подойти к вопросам управления информацией в автоматизированных системах. АСУ, спроектированные на основе концепции БнД, обладают рядом свойств, выгодно отличающих их от АСУ, основой которых была система массивов данных. Использование БнД обеспечивает многоаспектный доступ к совокупности взаимосвязанных данных, интеграцию и централизацию управления данными, устранение избыточности данных.

При изучении и разработке БнД некоторые авторы рассматривают следующие два аспекта:

  • инфологический;

  • датологический.

Инфологический аспект связан со смысловым содержанием данных независимо от способа их представления в памяти систем. Однако термин «инфологический аспект» отличается от понятия «семантический аспект». При инфологическом проектировании решаются вопросы:

  1. о каких объектах или явлениях реального мира требуется накапливать и обрабатывать информацию в БнД;

  2. какие их основные характеристики и взаимосвязи между собой следует учитывать;

  3. уточнения вводимых в БнД понятий об объекте и явлениях, их характеристиках и взаимосвязях .

Таким образом, на этапе инфологического проектирования выделяется предметная область (ПрО) – часть реального мира, определяющая потребности БнД.

Датологический (в некоторых источниках «даталогический» [6]) аспект связан с представлением данных в памяти БнД. При датологическом проектировании разрабатываются формы представления информации посредством данных, приводятся модели и методы преобразования данных, формулируются правила смысловой интерпретации данных.
^

2.1. Предметная область банка данных


Банк данных (БнД) – это информационная система, которая поддерживает динамическую информационную модель предметной области с целью обеспечения информационных запросов пользователей. Предметная область – это область применения конкретного БнД. БнД применяются в автоматизированных системах управления и проектирования, т.е. это подсистема в составе автоматизированных систем (рис. 2.1). Поддерживание информационной модели выполняется операциями хранения и модификации (включение, удаление, изменение данных).



Рис. 2.1. БнД в составе автоматизированной системы

Существуют два аспекта обеспечения информационных запросов пользователей:

1) определение границ предметной области и описание информационной модели;

2) разработка БнД, который эффективно обслуживает запросы пользователей.

Из первого аспекта следует, что БнД должен обеспечивать автоматизированную систему всей необходимой информацией.

Второй аспект определяет необходимость при разработке БнД выявлять типы и виды запросов пользователей и функциональных задачи автоматизированной системы (АС), для которой создается БнД.

Пользователи могут быть:

  1. постоянные (с известными типами запросов);

  2. разовые (с произвольными запросами).

Для постоянных пользователей информационная модель формируется методом «от запросов пользователей». Для разовых пользователей информационная модель формируется методом «от реального мира». Эксперты определяют границы предметной области (состав объектов, их свойства и отношения с учетом развития системы) в предположении, что произвольные запросы связаны с тематикой автоматизированной системы.

Различие пользователей по уровню компетенции (кругу полномочий), который характеризует возможность доступа пользователя к тем или иным данным, диктует необходимость создания средств защиты от несанкционированного доступа к данным.

По форме представления запросов различаются:

1) пользователи-задачи, которые формируют регламентированные по форме и содержанию запросы;

2) пользователи-люди (обращаются к БнД с произвольными либо с регламентированными по содержанию запросами), среди которых следует выделить:

2.1) пользователей прикладных программистов, выполняющих программирование функциональных задач;

2.2) пользователей не программистов (конечных пользователей), для которых и создается БнД.

Для конечных пользователей разрабатывается специальный диалоговый язык запросов, напоминающий естественный язык.

В БнД выполняется централизованное управление данными, которое обеспечивает:

1) сокращение избыточности хранимых данных (за счет удаления дублирующих данных);

2) устранение противоречивости хранимых данных (за счет сокращения избыточности и правильной организации);

3) многоаспектное использование данных (новые приложения обеспечиваются за счет имеющихся данных);

4) комплексную оптимизацию (за счет выбора средств хранения данных);

5) возможность стандартизации в представлении данных;

6) реализацию санкционированного доступа к данным.
^

2.2. Состав банка данных


Состав БнД приведен на рис. 2.2.



Рис. 2.2. Состав банка данных

Определим основные элементы БнД.

База данных (БД) обозначает совокупность данных, предназначенных для совместного использования. На физическом уровне БД – это совокупность файлов, организованных определенным образом. Их организацию задает система управления БД. База данных – это датологическое представление информационной модели предметной области.

Система управления базами данных (СУБД) – это специальный пакет программ, реализующий централизованное управление базами данных и гарантирующий доступ к данным. СУБД обеспечивает независимость прикладных программ от данных. Прикладные программы (ПП) взаимодействуют с БД только через систему управления БД.

СУБД поддерживает два языка (содержит трансляторы этих языков):

  • язык описания данных (ЯОД);

  • язык манипулирования данными (ЯМД).

ЯОД – это язык высокого уровня, который задает схему БД. Он описывает типы данных, хранимых в БД, их структуру и связи между собой.
ЯОД – язык декларативного типа (непроцедурный).

ЯМД, или язык запросов к БД, имеет систему команд манипулирования данными. К основным операциям манипулирования данными относятся процедуры занесения данных, их модификации, поиска. Например, в ЯМД могут быть реализованы следующие команды:

  1. Провести выборку из БД конкретного данного, значение которого удовлетворяет заданным условиям;

  2. Произвести выборку из БД всех данных определенного типа, значения которых удовлетворяют заданным условиям;

  3. Найти в БД позицию данного и поместить туда его новое значение либо удалить данное и т.д.

Вторая команда выполняется за несколько шагов и реализуется таким образом: вначале система находит первое данное заданного типа с определенными значениями параметров. Затем происходит поиск следующего данного с заданными ограничениями, и так до тех пор, пока не возникнет ответ системы, что таких данных больше нет.

Этот пример иллюстрирует «навигацию» в БД – переход по БД от одного данного к другому по соответствующим связям между ними. Для выполнения «навигации» в БД необходимо знать ее структуру данных, иначе можно получит не те данные.

Управление целостностью (непротиворечивостью) БД – неотъемлемая функция СУБД. Целостность – поддержка БД в согласованном состоянии при коллективном режиме работы с параллельным манипулированием данными.

Схема данных – описание структуры типа данных на формализованном языке.

Администратор баз данных (АБД) – лицо (или группа лиц), реализующее управление БД. В БнД объект управления – базы данных, а управляющий орган – группа специалистов, знакомых с теорией систем обработки данных, со спецификой ПрО. В персональных БнД единственный пользователь является администратором баз данных.

Основная функция АБД – обеспечение структур данных и взаимосвязей между ними, эффективных для обслуживания АС, для которой создан БнД. Функции АБД долгосрочны и направлены на координацию всех этапов проектирования, реализации и поддержания БД. На стадии проектирования БнД администратор (идеолог и главный конструктор) руководит работами по выбору и приобретению программного обеспечения, по проектированию и созданию БД, прикладных программ, обучению специалистов для работы с БнД. На стадии эксплуатации банка данных администратор отвечает за нормальное функционирование его, за сохранность данных, принимает и реализует решение об изменениях в состояниях БД, управляет режимом работы БнД и его использования. На рис. 2.3 показан возможный состав группы АБД.



Рис. 2.3. Состав группы АБД

Словарь данных предназначен для хранения единообразной и централизованной информации обо всех ресурсах данных конкретного БнД. Он содержит сведения об объектах, их свойствах и отношениях для данной ПрО, о данных хранимых в БнД (наименование, смысловое описание, структура, связи с другими данными), возможных значениях и форматах представления данных, кодах защиты и разграничениях доступов к данным и т.п. Словарь данных обеспечивает единообразную терминологию по данной ПрО. Его использование обеспечивает централизованное накопление и описание суммарного ресурса данных системы на этапе проектирования и функционирования БД.
^

2.3. Архитектура банка данных


Модель данных (МД) определяет архитектуру БнД. Она обеспечивает независимость ПП от данных. Модель данных отражает информационное содержание БД. Формально МД определяется совокупностью ЯОД и ЯМД, т.е. структурой данных и действиями над ними. Точнее говоря, МД имеет дело с тремя аспектами данных: с их структурой, с манипулированием данными и с целостностью данных [2]. ЯОД и ЯМД служат для работы ПП с данными модели. МД имеет свою схему, в которой отражены: структура данных, имена записей, форматы полей. Подробности физического хранения данных в МД отсутствуют. ФБД (физическая база данных), или физическая МД (ФМД), задает способ хранения данных на магнитных дисках ЭВМ. Отображение данных из ФБД выполняет СУБД:

«Модель ↔ ФБД».

СУБД использует программы методов доступа операционной системы (ОС), поэтому вводится понятие внутренней модели данных БД (ВнМД):

«Модель ↔ ВнМД ↔ ФБД».

СУБД получает запрос из прикладной программы, организует запрос к ОС (использует методы доступа ОС) на считывание из ФБД порции данных с накопителя на магнитных дисках (НМД) в свою буферную память. В этой памяти данные имеют структуру схемы ВнМД. Порция данных преобразуется в запись моделей, которые передаются СУБД в рабочую область задачи (РОЗ) прикладной программы.

МД – глобальное логическое представление информационного содержимого БД. Каждый внешний пользователь при написании ПП должен изучить МД. Однако он имеет отношение лишь к небольшой части данных, поэтому вводится еще один уровень логического представления данных для каждого конкретного пользователя – внешняя МД (ВМД). Получилась трехуровневая архитектура БнД (рис. 2.4), в которой СУБД выполняет следующее отображение:



Рис. 2.4. Трехуровневая архитектура БнД

«ВМД ↔ КМД ↔ ВнМД ↔ ФБД».

КМД – концептуальная МД, охватывает все содержимое БД.

СУБД содержит заданные АБД описания отображений между моделями и схемы моделей.
^

2.4. Этапы проектирования Базы Данных


Проектирование БД представляет собой сложный процесс разработки следующего отображения:

«Описание ПрО» ↔ «Схема ВнМД БД».

Этот процесс состоит из последовательности итеративных процессов проектирования менее сложных отображений между промежуточными МД, т.е. последовательности проектирования моделей соответствующих уровней абстрагирования. Основные уровни абстрагирования в БнД: информационный, внешний, концептуальный, внутренний (рис. 2.5).



Рис. 2.5. Этапы проектирования БнД

Задача инфологического этапа проектирования БД – получение семантических моделей информационного содержания ПрО.

Задача датологического этапа проектирования БД – организация данных, выделенных на предыдущем этапе, в форму, принятую в конкретной СУБД.
^

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК


  1. Четвериков В.Н. Базы и банки данных/ В.Н. Четвериков, Г.И. Ревунков, Э. Н. Самохвалов; под ред. В.Н. Четверикова. М.: Высшая школа,1987. 248 с.

  2. Дейт К. Дж. Руководство по реляционной СУБД DB2/ К. Дж. Дейт. М.: Финансы и статистика, 1988. 320 с.

  3. Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных/ К. Дж. Дейт. М.: Издательский дом «Вильямс», 2001, 1072 с.

  4. Дмитриев В.И. Прикладная теория информации/ В.И. Дмитриев. М.: Высшая школа, 1989. 320 с.

  5. Гайдамакин Н.А. Автоматизированные информационные системы, базы и банки данных/ Н.А. Гайдамакин. М.: Гелиос АРВ, 2002. 368 С.

  6. Карпова Т.С. Базы данных: модели, разработка, реализация/
    Т.С. Карпова. СПб.: Питер, 2001. 304 с.

  7. Мамаев Е.В. MS SQL Server 7.0. Проектирование и реализация баз данных/ Е.В. Мамаев. СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 2000. 416 с.

  8. Озкарахан Э. Машины баз данных и управление базами данных/
    Э. Озкарахан. М.: Мир, 1989. 696 с.

  9. Селко Джо. SQL для профессионалов. Программирование/ Джо Селко. М.: «Лори», 2004. 452 с.

  10. Системы управления базами данных и знаний/ А.Н. Наумов
    [и др.]; под общ. ред. А.Н. Наумова. М.: Финансы и статистика, 1991. 352 с.

  11. Теория автоматического управления/ С.Е. Душин [и др.]; под общ. ред. Б. Б. Яковлева. М.: Высшая школа, 2003. 567 с.

  12. Харрингтон Дж. Л. Проектирование реляционных баз данных. Просто и доступно/ Дж. Л. Харрингтон. М.: «Лори», 2000. 230 с.

  13. Хендерсен К. Delphi 3 и системы клиент/сервер: руководство разработчика/ К. Хендерсен. Киев: Диалектика, 1997. 736 с.







Скачать 90.17 Kb.
Поиск по сайту:



База данных защищена авторским правом ©dogend.ru 2019
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Уроки, справочники, рефераты