ИНФОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПРОЕКТИРОВАНИЮ БАЗ ДАННЫХ. АРХИТЕКТУРА БД

База данных – это некоторая целевая модель предметной области (ПрО), т.е. в базе данных находят отражение только те факты о ПрО, которые необходимы для функционирования автоматизированной системы, в состав которой входит БД. При проектировании БД проектировщик должен выделить и описать эти ожидаемые факты, тем самым определяются границы ПрО, затем необходимо выполнить интерпретацию описание этих фактов с помощью допустимых конкретной СУБД структур данных.

Предметная область БД определена, если известны существующие в ней объекты, их свойства и отношения. При проектировании БД начинают с предварительной структуризации предметной области: объекты реального мира подвергают классификации, фиксируют совокупность объектов, подлежащих отображению в БД. Для каждого типа объектов фиксируется совокупность свойств, посредством которых описываются конкретные объекты этого типа, виды отношений (взаимосвязей) между этими объектами. Затем решается вопрос о том, какая информация об этих объектах должна быть представлена в БД и как ее представить с помощью данных.

Сущность инфологического подхода к проектированию информационных систем заключается в установлении соответствия между состоянием ПрО, его восприятием и представлением в БД.

В настоящее время при описании ПрО данные представляются в виде трехуровневой схемы[1]:

v Внешнее ( с точки зрения конечного пользователя и прикладного программиста);

v Концептуальное (с точки зрения администратора БД);

v Внутреннее (с точки зрения системного программиста).

Внешнее представление данных является совокупностью требований к данным некоторой конкретной задачи или программы. Оно определяет совокупность внешних представлений, соответствующих отдельным задачам и перекрывающих друг друга по некоторым данным.

С точки зрения конечного пользователя внешнее представление является совокупностью требований к данным, определенными функциональными спецификациями (реальными форматами) и отражает конкретные информационные потребности.

С точки зрения прикладного программиста внешнее представление заключается в наборе элементов данных и их взаимосвязи для обеспечения конкретной задачи.

Различия между этими представлениями:

v Для пользователя многие сведения определяются путем обработки данных в представлении системного программиста;

v Представления программиста могут содержать много дополнительной информации.

Концептуальное представление данных  связано с отображением знаний о ПрО. Структура данных на концептуальном уровне называется концептуальной схемой. Под концептуальным представлением понимается интегральное определение данных, которое основано на объединении всех внешних представлений для всей совокупности приложений. Другими словами, концептуальное представление данных является совокупностью всех требований к данным полученным из пользовательских внешних представлений. Существует и другой подход, по которому концептуальное представление формируется в результате непосредственного анализа ПрО с учетом информационных потребностей пользователей.

Элементарными единицами концептуального представления являются:

v Элементы (объекты, предметы, процессы);

v Связи элементов;

v Свойства элементов.

Схема концептуального моделирования приведена на рис. 2.

В этой схеме предусмотрено построение концептуальной модели путем объединения информационного описания ПрО (ПрО-информации) и информационных требований прикладных программ (ПП-информация).

ПрО-Информация отображает объекты, процессы и предметы реального мира как составные части ПрО, их существенные свойства, а также взаимосвязи этих элементов. Эта информация не связана ни с конкретными приложениями, ни с конкретными способами обработки, а описывает естественные концептуальные связи всех данных в базе данных.

Пример ПрО-информации:

v Описание элемента ПрО:

Наименование - СТУДЕНТ

Количество - 25

v Описание атрибутов элементов ПрО:          

Наименование - НОМЕР ЗАЧ. КНИЖКИ

Длина - десятичных знаков

Диапазон изменения - 000001-999999 

v Описание связей элементов ПО:

Наименование - УЧИТСЯ В

Определяемые элементы - СТУДЕНТ, ГРУППА

Количество - 25

Отображение - 1: 1

ПП-информация описывает данные и связи, используемые в приложениях. Она отображает требования конечных пользователей к обработке используемых текущих приложений и предполагаемые требования планируемых в будущем приложений.

Пример ПП-информации:

v Описание процесса:

Наименование - Экземпляр ведомости

Частота применения - 2 раза в год

Требуемые данные -  СТУДЕНТ,

НОМЕР ЗАЧ. КНИЖКИ

ГРУППА

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

Объем данных - 25

v Оператор:

Наименование - найти

Критерий поиска - СТУДЕНТ

Кол-во поисковых образов - все

Используемые ассоциации – успеваемость

 

                                                                                                                 

Рисунок 2 – Общая схема концептуального моделирования

Внутреннее (физическое) представление выражает представление данных системными программистами и связано с организацией хранения данных на физических носителях информации.

Практически внутреннее представление интегрированная база данных.

Элементами внутреннего представления являются:

v Физические блоки;

v Хранимые записи;

v Указатели;

v Данные переполнения;

v Межблочные промежутки.

 

 

Рисунок 3 –  Трехуровневое представление данных

 

Согласно инфологическому подходу при проектировании БД различают:

1. Явления реального мира;

2. Информация об этих явлениях;

3. Представление этой информации посредством данных.

Соответственно выделяют сферы:

1. Объектная система;

2. Информационная сфера;

3. Датологическая сфера.

Объектная система.

Объектная система имеет следующие составляющие:

v Объект;

v Свойство;

v Связь;

v Время.

Объект – это то о чем должна накапливаться информация в АС.

Выбор объектов производится в соответствии с целевым назначением информационной системы.

Объекты могут быть составными и атомарными.

Для составного объекта должно быть определено его внутреннее строение, структура, порядок композиции составляющих.

Каждый объект в конкретный момент времени характеризуется определенным состоянием. Это состояние описывается с помощью ограниченного набора свойств и связей (отношений) с другими объектами.

Свойства могут быть:

v Локальными, независимыми от других объектов;

v Реляционными.

Связь между объектами характеризуется степенью n, в зависимости от входящих в нее объектов.

Время также рассматривается в качестве основной составляющей. В отдельные моменты времени или в течении некоторых временных интервалов объекты могут иметь определенное состояние. Использование временных характеристик позволяет строить динамические модели.

Основные составляющие объектной системы комбинируются в базисные структуры, которые называются элементарными ситуациями.

Элементарной ситуацией называется структура описываемая выражением

á o, y, t ñ,

где o – объект

y – свойство

t – время.

Элементарные ситуации, существующие в некоторый момент времени для конкретной области называется элементарными фактами.

Множество всех объектов, имеющих общее свойство у называется объектной группой. Они могут быть пересекающейся и непересекающейся.

Информационная сфера.

Информационная сфера определяется понятиями, с помощью которых можно формально описать и проанализировать информацию об объектах системы.

Основные понятия информационной сферы сведения.

Для каждого сведения всегда определена его предметная цель, т.е. указано к чему оно относится: объекту, объектной группе, атрибуту, связи, времени, ситуации.

Сведения представляют собой смысловые, концептуальные образы составляющих, которые используются человеком при восприятии и осмыслении реальных объектов.

Однозначные сведения обозначаются универсальным именем, неоднозначные, локальным именем.

Сведения представляются выражениями, основу которых составляют элементарные сведения.

Структура элементарного сообщения соответствует структуре элементарной ситуации

á x, y, z ñ,

где x – сведения об объекте

y – сведения о свойстве

z – сведения о времени.

Тройка á x, y, z ñ , называется полным элементарным сообщением. Множеству допустимых элементарных ситуаций соответствует множеству возможных полных элементарных сообщений.

Датологическая сфера.

В датологической сфере рассматриваются вопросы представления данных выделенных информационных структур.

Жизненный цикл базы данных

Процедура создания концептуальной схемы базы данных, определения данных, включаемых в базу данных, создание программ обновления и обработки данных называется жизненным циклом базы данных (ЖЦ). Жизненный цикл включает в себя процессы проектирования, реализации и поддержания системы базы данных и состоит из следующих этапов:

− предварительное планирование;

− проверка осуществимости;

− определение требований;

− концептуальное проектирование;

− реализация;

− оценка работы и поддержка базы данных;

− снятие с эксплуатации.

Предварительное планирование выполняется в процессе разработки стратегического плана базы данных. Стратегический план предполагает количество и вид баз данных, которые требуется создать для организации. Когда начинается разработка проекта реализации, общая информационная модель, созданная в процессе планирования базы данных, пересматривается и уточняется. Предварительное планирование предполагает определение функций и количества используемых прикладных программ, приложений, находящихся в процессе создания. Эта информация помогает установить связи между текущими приложениями и определить, каким образом используется информация приложений, а также сформулировать будущие требования к системе.

Проверка осуществимости определяет технологическую, операционную и экономическую осуществимость плана создания базы данных. Технологическая осуществимость предполагает определение доступности необходимого оборудования и программного обеспечения, необходимых для работы базы данных: имеются ли в наличии данные ресурсы, или необходимо их приобретение. Операционная осуществимость связана с определением квалификации и опыта специалистов, работающих с БД. Экономическая целесообразность предполагает получение определённой выгоды от внедрения базы данных.

Этап определения требований включает выбор целей базы данных, выяснение информационных потребностей различных подразделений и требований к оборудованию и программному обеспечению. Информационные потребности могут выясняться с помощью анкет, опросов менеджеров и работников компании, а также на основе документов компании. Общая информационная модель, созданная на этапе планирования базы данных, разделяется на модели для каждого отдела компании, являющиеся основой для создания проекта следующего этапа.

Этап концептуального проектирования включает создание концептуальной схемы базы данных. На этом же этапе создаются подробные модели пользовательских представлений, которые затем преобразуются в концептуальную модель, фиксирующую все элементы данных, которые будет содержать база данных.

В процессе реализации базы данных выбирается и приобретается СУБД. Затем концептуальная модель преобразуется в проект реализации базы данных, создаётся словарь данных, база данных заполняется данными, создаются прикладные программы и обучаются пользователи.

Построение словаря данных как центрального хранилища определений структуры данных – ключевой шаг в реализации базы данных. Словарь данных предназначен для системного персонала администрирования данных, прикладных программистов и конечных пользователей.

Оценка базы данных включает опросы пользователей в целях выяснения неучтённых информационных потребностей. При необходимости вносятся изменения, обеспечивается поддержка системы путём добавления новых программ.

Последний этап – снятие с эксплуатации базы данных.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: