Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа вищої професійної освіти
Амурський державний університет
(ГОУВПО «АмГУ»)
Контрольна робота
з дисципліни «Інформаційні системи в економіці»
на тему: «Принципи побудови та етапи проектування баз даних»
Виконавець
студент групи С - 81 Н.А. Вохмянін
Керівник
доцент, к. т. н. Д. Г. Шевко
Благовєщенськ 2010
ЗМІСТ
Введення
1. Принципи побудови баз даних
2. Концепції побудови баз даних
3. Етапи проектування баз даних
Бібліографічний список
ВСТУП
Сприйняття реального світу можна співвіднести з послідовністю різних, хоча іноді і взаємозалежних, явищ. З давніх часів люди намагалися описати ці явища (навіть тоді, коли не могли їх зрозуміти). Такий опис називають даними.
Традиційно фіксація даних здійснюється за допомогою конкретного засобу спілкування, наприклад, за допомогою природної мови на конкретному носії.
В даний час успішне функціонування різних фірм, організацій та підприємств просто не можливо без розвинутої інформаційної системи, яка дозволяє автоматизувати збір і обробку даних. Зазвичай для зберігання і доступу до даних, що містить відомості про деяку предметну область, створюється база даних.
База даних (БД) - іменована сукупність даних, що відображає стан об'єктів та їх відносин у розглядуваній предметній області.
Під предметною областю прийнято розуміти деяку область людської діяльності або область реального світу, які підлягають вивченню для організації управління та автоматизації, наприклад, підприємство, вуз і.т.д.
Система управління базами даних (СКБД) - сукупність мовних та програмних засобів, призначених для створення, наповнення, оновлення та видалення баз даних.
Програми, за допомогою яких користувачі працюють з БД, називаються додатками.
1. ПРИНЦИПИ ПОБУДОВИ БАЗ ДАНИХ
До сучасних баз даних, а, отже, і до СУБД, на яких вони будуються, пред'являються наступні основні вимоги.
1. Висока швидкодія (малий час відгуку на запит).
Час відгуку - проміжок часу від моменту запиту до БД до фактичного отримання даних. Схожим є термін час доступу - проміжок часу між видачею команди запису (зчитування) і фактичним отриманням даних. Під доступом розуміється операція пошуку, читання даних або запису їх. Часто операції запису, видалення та модифікації даних називають операцією оновлення.
2. Простота оновлення даних.
3. Незалежність даних.
4. Спільне використання даних багатьма користувачами.
5. Безпека даних - захист даних від навмисного чи ненавмисного порушення секретності, спотворення або руйнування.
6. Стандартизація побудови та експлуатації БД (фактично СУБД).
7. Адекватність відображення даних відповідної предметної області.
8. Доброзичливий інтерфейс користувача.
Найважливішими є перші два суперечливих вимоги: підвищення швидкодії вимагає спрощення структури БД, що, у свою чергу, ускладнює процедуру оновлення даних, збільшує їх надмірність.
Незалежність даних - можливість зміни логічної та фізичної структури БД без зміни уявлень користувачів.
Незалежність даних передбачає інваріантність до характеру зберігання даних, програмного забезпечення і технічних засобів. Вона забезпечує мінімальні зміни структури БД при змінах стратегії доступу до даних і структури самих вихідних даних. Це досягається «зсувом» всіх змін на етапи концептуального і логічного проектування з мінімальними змінами на етапі фізичного проектування.
Безпека даних включає їх цілісність і захист.
Цілісність даних - стійкість даних, що зберігаються до руйнування і знищення, пов'язаних з несправностями технічних засобів, системними помилками і помилковими діями користувачів.
Вона передбачає:
1. відсутність неточно введених даних або двох однакових записів про одне й те ж факт;
2. захист від помилок при оновленні БД;
3. неможливість видалення (або каскадне видалення) пов'язаних даних різних таблиць;
4. неспотворене даних при роботі в многопользовательском режимі і в розподілених базах даних;
5. збереження даних при збої техніки (відновлення даних).
Цілісність забезпечується тригерами цілісності - спеціальними програмами-програмами, що працюють за певних умов. Захист даних від несанкціонованого доступу припускає обмеження доступу до конфіденційних даних і може досягатися:
1. введенням системи паролів;
2. отриманням дозволів від адміністратора бази даних (АБД);
3. забороною від АБД на доступ до даних;
4. формування видів - таблиць, похідних від вихідних і призначених конкретним користувачам.
Три останні процедури легко виконуються в рамках мови структурізованние запитів Structured Query Language - SQL, часто званого SQL2.
Стандартизація забезпечує спадкоємність поколінь СУБД, спрощує взаємодію БД одного покоління СУБД з однаковими і різними моделями даних. Стандартизація (ANSI / SPARC) здійснена в значній мірі в частині інтерфейсу користувача СУБД і мови SQL. Це дозволило успішно вирішити завдання взаємодії різних реляційних СУБД як за допомогою мови SQL, так і з застосуванням програми Open DataBase Connection (ODBC). При цьому може бути здійснено як локальний, так і віддалений доступ до даних (технологія клієнт / сервер або мережевий варіант).
2. КОНЦЕПЦІЯ ПОБУДОВИ БАЗИ ДАНИХ
Існує два підходи до побудови БД, що базуються на двох підходах до створення автоматизованої системи управління (АСУ).
Перший з них, широко використовувався в 80-і роки і тому отримав назву класичного (традиційного), пов'язаний з автоматизацією документообігу (сукупність документів, що рухаються в процесі роботи підприємства). Вихідними і вихідними координатами були документи, як це видно з прімера1.
Використовувався наступну тезу. Дані менш рухливі, ніж алгоритми, тому слід створити універсальну БД, яку потім можна використовувати для будь-якого алгоритму. Однак незабаром з'ясувалося, що створення універсальної БД проблематично. Пануюча до недавнього часу концепція інтеграції даних при різкому збільшенні їх обсягу виявилася неспроможною. Більше того, стали з'являтися додатки (наприклад, текстові, графічні редактори), що базуються на широко використовуваних стандартних алгоритмах.
До 90-х років сформувався другий, сучасний підхід, пов'язаний з автоматизацією управління. Він передбачає початкове виявлення стандартних алгоритмів додатків (алгоритмів бізнесу в зарубіжній термінології), під які визначаються дані, а отже, і база даних. Об'єктно-орієнтоване програмування тільки посилило значущість цього підходу.
У роботі БД можливий одно-і багатокористувацький (кілька користувачів підключаються до одного комп'ютера через різні порти) режими.
Використовують висхідний і спадний проектування БД. Перше застосовують в розподілених БД при інтеграції спроектованих локальних баз даних, які можуть бути виконані з використанням різних моделей даних. Більш характерним для централізованих БД є спадний проектування.
3. ЕТАПИ ПРОЕКТУВАННЯ БАЗ ДАНИХ
Проектування баз даних відбувається в чотири етапи.
На етапі формулювання й аналізу вимог встановлюються цілі організації, визначаються вимоги до БД. Вони складаються з загальних вимог, визначених у розділі 1, і специфічних вимог. Для формування специфічних вимог зазвичай використовується методика інтерв'ювання персоналу різних рівнів управління. Всі вимоги документуються у формі, доступній кінцевому користувачу і проектувальнику БД.
Етап концептуального проектування полягає в описі і синтезі інформаційних вимог користувачів у початковий проект БД. Вихідними даними можуть бути сукупність документів користувача при класичному підході або алгоритми додатків (алгоритми бізнесу) при сучасному підході. Результатом цього етапу є високорівневе подання (у вигляді системи таблиць БД) інформаційних вимог користувачів на основі різних підходів.
Спочатку вибирається модель БД. Потім створюється структура БД, яка заповнюється даними за допомогою систем меню, екранних форм або в режимі перегляду таблиць БД. Тут же забезпечується захист і цілісність (у тому числі посилальна) даних за допомогою СУБД або шляхом побудови тригерів.
У процесі логічного проектування високорівневе подання даних у структуру використовуваної СУБД. Основною метою етапу є усунення надмірності даних з використанням спеціальних правил нормалізації. Ціль нормалізації - мінімізувати повторення даних і можливі структурні зміни БД при процедури оновлення. Це досягається розділенням (декомпозицією) однієї таблиці в дві або декілька з подальшим використанням при запитах операції навігації. Зауважимо, що навігаційний пошук знижує швидкодію БД, тобто збільшує час відгуку на запит. Отримана логічна структура БД може бути оцінена кількісно за допомогою різних характеристик (число звернень до логічних записів, обсяг даних в кожному додатку, загальний обсяг даних). На основі цих оцінок логічна структура може бути вдосконалена з метою досягнення більшої ефективності.
Спеціального обговорення заслуговує процедура управління БД. Вона найбільш проста в режимі одного користувача. У многопользовательском режимі і в розподілених БД процедура сильно ускладнюється. При одночасному доступі декількох користувачів без прийняття спеціальних заходів можливе порушення цілісності. Для усунення цього явища використовують систему транзакцій і режим блокування таблиць або окремих записів.
Транзакція - процес зміни файлу, запису або бази даних, викликаний передачею одного вхідного повідомлення. Особливості блокування і варіанти блокування далі будуть розглянуті окремо.
На етапі фізичного проектування вирішуються питання, пов'язані з продуктивністю системи, визначаються структури зберігання даних та методи доступу.
Взаємодія між етапами проектування та словникової системою необхідно розглядати окремо. Процедури проектування можуть використовуватися незалежно в разі відсутності словникової системи. Сама словникова система може розглядатися як елемент автоматизації проектування.
Засоби проектування і оціночні критерії використовуються на всіх стадіях розробки. В даний час невизначеність при виборі критеріїв є найбільш слабким місцем у проектуванні БД. Це пов'язано з труднощами опису та ідентифікації великої кількості альтернативних рішень.
Простіше справа при роботі з кількісними критеріями, до яких відносяться час відповіді на запит, вартість модифікації, вартість пам'яті, час на створення, вартість на реорганізацію. Утруднення може викликати протиріччя критеріїв одне одному.
У той же час існує багато критеріїв оптимальності, які є невимірними властивостями, важко виразність у кількісному поданні або у вигляді цільової функції.
До якісних критеріїв можуть ставитися гнучкість, адаптивність, доступність для нових користувачів, сумісність з іншими системами, можливість конвертації в іншу обчислювальне середовище, можливість відновлення, можливість розподілу і розширення.
Процес проектування є тривалим і трудомістким і зазвичай триває кілька місяців. Основними ресурсами проектувальника БД є його власна інтуїція та досвід, тому якість рішення у багатьох випадках може виявитися низькою.
Основними причинами низької ефективності проектованих БД можуть бути:
1. недостатньо глибокий аналіз вимог (початкові етапи проектування), включаючи їх семантику та взаємозв'язок даних;
2. велика тривалість процесу структурування, що робить цей процес стомлюючим і важко виконуваним при ручній обробці.
У цих умовах важливого значення набувають питання автоматизації розробки.
СПИСОК
1 Балдін К. В. Інформаційні системи в економіці: Підручник / К. В. Балдін. - ИНФРА - М, 2008. - 395 с.
2 Барановська Т. П. Інформаційні системи і технології в економіці: Підручник / Т. П. Барановська, М. І. Семенов, А. І. Трубілін. - ЮНИТИ - ДАНА, 2007. - 198 с.
3 Ісаєв Г. І. Інформаційні системи в економіці / Г. І. Ісаєв. - Омега - Л, 2008. - 464 с.
4 Філімонова Є. В. Інформаційні системи в економіці / Є. В. Філімонова, М. А. Черненко, А. С. Шубін. - М.: Фенікс, 2008. - 448 с.
5 Чернишов Ю. І. Інформаційні технології в економіці / Ю. І. Чернишов. - Гаряча Лінія - Телекому, 2008. - 240 с.