Информационные модели

ВВЕДЕНИЕ

Одной из основных составляющих современной информационной системы является база данных (БД).

База данных - совокупность данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными, независимая от прикладных программ.

Для использования и модификации данных разработано специальное программное обеспечение, называемое системами управления базами данных (СУБД). Главная роль СУБД заключается в обеспечении пользователей инструментом, позволяющим оперировать данными в абстрактных терминах, не связанными со способами их хранения в компьютере. СУБД также предоставляет язык определения данных, описывающий базу данных в терминах некоторой модели данных.

В настоящее время большинство СУБД используют реляционную модель данных, которую предложил в 1970 году Е.Ф.Кодд (Codd). Основная идея состоит в том, что данные нужно связывать в соответствии с их внутренними логическими взаимоотношениями, а не физическими указателями. Таким образом, пользователи могут комбинировать данными из разных источников, если логическая информация, необходимая для такого комбинирования, присутствует в источниках данных.

При проектировании реляционной БД существует проблема выбора из множества вариантов набора отношений, обеспечивающего корректное представление объектной области. Основными критериями для выбора отношений являются:

· возможность хранения всех необходимых данных в БД;

· исключение избыточности БД;

· минимизация числа хранимых в БД отношений;

· непротиворечивость БД при обновлении, удалении и включении данных.

В проектировании реляционной БД центральное место занимает концепция функциональных зависимостей между атрибутами рассматриваемых отношений. Эта концепция реализуется с помощью двух методов проектирования. Первый метод основан на построении универсального отношения и его декомпозиции в нормальную форму Бойса – Кодда. Второй метод использует диаграмму объект (сущность) – связь.

В методических указаниях приводятся сведения об информационных моделях, основных этапах проектирования БД, методы проектирования БД на основе диаграммы объект – связь.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ

В БД хранится информация об определенной предметной области.

Предметной областью называется часть реального мира, представляющая интерес для данного исследования (использования) и отражаемая в информационной системе.

Для формирования представления о данных, их составе и использовании в конкретных условиях служат информационные модели (ИМ). При решении конкретных задач реальная действительность воспроизводится с существенными ограничениями, зависящими от области деятельности, поставленных целей и мощности вычислительных средств.

Модель – это представление предметной области, отражающее только избранные детали.

Используя современные пакеты прикладных программ, можно, не прибегая к информационным моделям, создать достаточно сложные БД. Но, если требуется, чтобы информационная система работала быстро и занимала минимальный объем, то не обойтись без предварительного анализа задачи с помощью ИМ.

Для описания информационной задачи используют три вида представления ИМ:

- Концептуальное представление - охватывает всю задачу с точки зрения администратора информационной системы.

- Внешнее представление - отражает представление о задаче с точки зрения конкретного пользователя, т.е. лица, решающего узкую задачу работы системы на конкретном рабочем месте. Следовательно, каждая информационная система будет иметь несколько внешних представлений ИМ.

- Внутреннее представление - отражает представление об информационной задаче разработчика (программиста) с учетом особенностей и возможностей конкретной СУБД и компьютеров, на которых будет реализовываться решаемая задача.

Взаимосвязь трех видов моделей можно показать в виде схемы.

Таким образом, реальные информационные процессы отображаются через восприятие служебных функций отдельных пользователей, объединяются с точки зрения работы информационной системы в целом, и на этой основе разрабатывается информационная модель, которая физически реализуется в виде программы для компьютера и баз данных, размещенных на физическом носителе информации.

Для разработчика прикладных программ представление об информационных моделях важно в первую очередь с точки зрения правильной постановки задачи.

Рис. 1. Уровни информационных моделей.

Основу любой ИМ составляют объекты и взаимосвязи между ними. Объектом может быть любой предмет реального мира, человек, событие, место, документ или понятие, о котором необходимо иметь данные.

Сведения об объекте, которые имеют значение для данной информационной модели, называются АТРИБУТАМИ ОБЪЕКТА.

Значения данных - это действительные данные, содержащиеся в каждом атрибуте.

СОЗДАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ

Жизненный цикл БД состоит из шести этапов:

1. Предварительное планирование.

2. Проверка осуществимости.

3. Определение требований.

4. Концептуальное проектирование.

5. Реализация.

6. Оценка работы и поддержка базы данных.

На этапе предварительного планирования определяются требования к системе. Информация документируется в виде обобщенной концептуальной модели данных.

Проверка осуществимости включает подготовку отчетов по следующим вопросам:

· Существует ли технология (оборудование и программное обеспечение, необходимые для работы базы данных, или средства для их приобретения), необходимая для реализации запланированной БД?

· Располагает ли предприятие персоналом, средствами и экспертами, необходимыми для успешного осуществления плана создания БД?

· Окупится ли запланированная система? Определяются: сроки окупаемости; целесообразность совместного использования данных различными отделами; оценка рисков, связанных с реализацией баз данных; выгоды от создаваемых приложений; оценка роли системы в реализации долговременных планов предприятия.

Определение требований включает выбор целей базы данных, определение информационных потребностей различных отделов и руководителей предприятия и требований к оборудованию и программному обеспечению.

Концептуальное проектирование включает создание концептуальной схемы базы данных. На этом этапе создаются модели пользовательских представлений данных, после чего они интегрируются в концептуальную модель, фиксирующую все элементы данных, которые будет содержать база данных.

Реализация включает в себя шаги, которые необходимо выполнить для превращения концептуальной модели в функционирующую базу данных. В процессе реализации базы данных выбирается и приобретается СУБД. Далее подробная концептуальная модель превращается в проект реализации базы данных, создается словарь данных, база данных наполняется данными, создаются прикладные программы и обучаются пользователи.

Оценка и усовершенствование базы данных. На этом этапе выполняется опрос пользователей с целью выяснения неучтенных информационных потребностей пользователей. При необходимости вносятся изменения в базу данных, добавляются новые программы.