Инструментальная среда ERwin

Лекция 5: Средства автоматизации проектирования.

Цель: Ознакомиться с CASE-средством ERWin.

План.

Основные определения (самостоятельная работа).

Перспективная CASE-система (самостоятельная работа).

Классификация CASE-систем (самостоятельная работа).

Инструментальная среда ERwin.

Ход лекции.

 

Основные определения (самостоятельная работа).

 

Перспективная CASE-система (самостоятельная работа).

 

Классификация CASE-систем (самостоятельная работа).

 

Инструментальная среда ERwin.

Современные информационные системы имеют очень высокую сложность и хранят огромное количество данных. Например, известная система дистанционного обучения Moodle содержит базу данных более чем из 200 таблиц (причем в каждой новой версии появляется по не­скольку новых таблиц), а ведь эта система считается системой средней сложности. Интегрированные системы предприятий могут содержать и до 1000 таблиц.

Для автоматизации столь трудоем­кого процесса как анализ предметной области и разработка концептуальной схемы базы данных, требуется особая технология. Такая технология получила название CASE (Computer Aided Software Engeneering - создание программного обеспечения с помощью компьютера).

В настоящее время этот термин получил более широкий смысл, означающий автоматизацию разработки информационных систем. CASE-средства представляют собой программные средства, поддерживающие процессы создания и/или сопровождения информационных систем, такие как: анализ и формулировка требований, проектирование баз данных и приложений, генерация кода, тестирование, обеспечение качества, управление конфигурацией и проектом.

Основная цель CASE-систем и средств состоит в том, чтобы отделить проектирование программного обеспечения от его кодирования и последующих этапов разработки (тестирование, документирование и пр.), а также автоматизировать весь процесс создания программных систем, или инжиниринг (от англ. engineering - разработка).

В последнее время все чаще разработка программ начинается с некоторого предварительного варианта системы. В качестве такого варианта может выступать специально для этого разработанный прототип, либо устаревшая и не удовлетворяющая новым требованиям система. В последнем случае для восстановления знаний о программной системе с целью последующего их использования применяют повторную разработку - реинжиниринг.

Повторная разработка сводится к построению исходной модели программной системы путем исследования ее программных кодов. Имея модель, можно ее усовершенствовать, а затем вновь перейти к разработке. Так часто и поступают при проектировании. Одним из наиболее известных принципов такого типа является принцип «возвратного проектирования» - Round Trip Engineering (RTE).

Современные CASE-системы не ограничиваются только разработкой, а чаще всего обеспечивают и повторную разработку. Это существенно ускоряет разработку приложений и повышает их качество.

ERwin представляет собой систему концептуального моделирования баз данных. Система ERwin реализует проектирование схемы БД, генерацию ее описания на языке целевой СУБД.

ERwin – CASE-средство для проектирования и документирования баз данных, которое позволяет создавать, документировать и сопровождать базы данных, хранилища и витрины данных.

Для запуска программы необходимо выполнить команду Пуск→Все программы→CA→ERwin→ERwin Data Modeler r7.3→ERwin Data Modeler или через ярлык на рабочем столе.

Создание новой модели осуществляется в диалоге Create Model (рис. 1), вызываемом через File→New или кнопку создания нового файла .

Существует два разных способа мышления и моделирования – логический уровень и физический уровень. Понятие логический уровень подразумевает, что мы мыслим в понятиях реального мира и непосредственно из него берем объекты для моделирования. Например, люди, столы, подразделения, собаки и компьютеры – это реальные вещи. Объекты, на которые мы ссылаемся на логическом уровне, и могут называться так, как они называются в реальном мире, с использованием разделителей (пробелов, черточек и т.п.), которые имеют смысл, например, «Постоянный клиент» или «Отдел». Логическая модель данных является универсальной. На логическом уровне не имеет значения, например, какой СУБД будут пользоваться, является некоторое число целым или действительным, как лучше индексировать таблицу.

Логическое проектирование заключается в определении числа и структуры таблиц, формировании запросов к БД, определении типов отчетных документов, разработке алгоритмов обработки информации, создании форм для ввода и редактирования данных в базе и решении ряда других задач.

Решение задач логического проектирования БД в основном определяется спецификой задач предметной области. Наиболее важной здесь является проблема структуризации данных.

 

 

При проектировании структур данных для автоматизированных систем можно выделить три основных подхода:

1. Сбор информации об объектах решаемой задачи в рамках одной таблицы (одного отношения) и последующая декомпозиция ее на несколько взаимосвязанных таблиц на основе процедуры нормализации отношений.

2. Формулирование знаний о системе (определение типов исходных данных и их взаимосвязей) и требований к обработке данных, получение с помощью CASE-системы (системы автоматизации проектирования и разработки баз данных) готовой схемы БД или далее готовой прикладной информационной системы.

3. Структурирование информации для использования в информационной системе в процессе проведения системного анализа на основе совокупности правил и рекомендаций.

Физическая модель данных, напротив, зависит от конкретной СУБД, зачастую автоматизировано и скрыто от пользователя. В ряде случаев пользователю предоставляется возможность настройки отдельных параметров системы. В физической модели содержится информация о всех объектах БД. Поскольку стандартов на объекты БД не существует (например, нет стандарта на типы данных), физическая модель зависит от конкретной реализации СУБД. Следовательно, одной и той же логической модели могут соответствовать несколько разных физических моделей. Если в логической модели не имеет значения, какой конкретно тип данных имеет атрибут, то в физической модели важно описать всю информацию о конкретных физических объектах – таблицах, колонках, индексах, процедурах и т. д. Разделение модели данных на логические и физические позволяет решить несколько важных задач.

CA ERwin Data Modeler 7.3 поддерживает 17 наиболее распространенных СУБД, поэтому необходимо предварительно осуществить ее выбор. Выбор СУБД осуществляется в окне Target Database диалога Create Model. Для выбора СУБД необходимо открыть выпадающий список с перечнем поддерживаемых СУБД и щелкнуть по соответствующему имени. При этом в поле Version отобразится версия выбранной СУБД.

После нажатия на кнопку ОК открывается рабочее окно среды ERwin, достаточно простое и интуитивно понятное, имеющее несколько верхних строк, приближенных по своему виду и функционалу к стандарту Microsoft Office (рис. 2).

Первая строка – строка заголовка, содержащая имя (путь) файла и стандартные кнопки – свертывания, изменения размера и закрытия рабочего окна.

Вторая строка – строка главного меню, содержит все команды, которые можно выполнять в CASE-средстве Erwin, в том числе как привычные, например, относящиеся к работе с файлами – «открыть», «сохранить», «сохранить как», так и специальные, например, выбрать стандарт проектирования модели.

Третья строка – пиктографическое меню, на которое выведены иконки наиболее часто используемых команд (рис. 3-7).

Если предварительно был выбран логико-физический уровень представления модели данных, то в списке выбора для переключения между логической и физической моделью (пункт Logical, расположенный на панели инструментов) автоматически будет выбрана логическая модель. В противном случае тип модели необходимо выбрать из выпадающего меню данного пункта (рис. 9).

Рисунок 9 – Выбор типа модели.

 

Для построения ER-модели используется панель инструментов (рис. 7), состав которой (условные графические обозначения) зависит от выбранного стандарта представления моделей и типа модели: логическая или физическая.

Указатель (режим мыши) – в этом режиме можно установить фокус на каком-либо объекте модели.

Таблицы физической модели данных определяются в соответствии с семантическим анализом предметной области. При этом каждому объекту (сущности) предметной области ставится в соответствие таблица, характеристикам объекта (атрибутам) соответствуют колонки (поля) таблицы, а идентификатору объекта соответствует ключ (ключевое поле) таблицы.

Для создания таблицы или представления необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши по соответствующей пиктограмме, а затем один раз по свободному пространству на модели.

Для внесения новой таблицы в модель на физическом уровне необходимо щелкнуть по кнопке , расположенной на палитре инструментов, а затем на поле проектирования модели в том месте, где необходимо расположить новую таблицу. В стандарте IDEF1X, который поддерживает CASE-средство Erwin, сущность (таблица) отображается прямоугольником, разделенным на две части, верхняя из которых – имя, по умолчанию E/1, который необходимо поменять на имя сущности (рис. 10). Выделение говорит о том, что можно изменить номер на имя сущности просто набирая на клавиатуре нужное нам.

→

    

Рисунок 10 – Представление таблицы на модели.

 

Размер сущности и ее положение в рабочем окне меняется привычным в Microsoft Office способом работы с объектами – технология «drag and drop».

Если необходимо изменить имя сущности – нажать на его имени один раз или пункт главного меню Model→Tables …, либо через контекстное меню, отображаемого по нажатию правой кнопкой мыши по выделенной сущности - пункт Table Properties (свойства таблицы)→ General. При этом открывается диалог Tables, отражающий имя выбранной для реализации СУБД. Например, при выборе для реализации СУБД Access диалог Tables будет называться Access Tables (рис. 11). В строке Name можно вписать другое имя, переключиться на другую таблицу можно при помощи раскрывающегося списка выбора таблиц для редактирования окна Table, расположенного в верхней части диалога.

Спи­сок атрибутов приводится внутри прямоугольника, обозначающего сущ­ность. Атрибуты, составляющие ключ сущности, группируются в верхней части прямоугольника и отделяются горизонтальной чертой. Можно указателем мыши переносить атрибуты сверху вниз и наоборот, меняя таким образом первичный ключ.

 

Рисунок 11 – Окно диалога Tables.

 

Для задания атрибутов можно нажать два раза левой кнопкой мыши в нижней части прямоугольника, обозначающего сущ­ность, либо выполнить команду Model→Columns …, либо через контекстное меню, отображаемого по нажатию правой кнопкой мыши по выделенной сущности - пункт Columns … (столбцы). При этом открывается диалог Columns (рис. 8).

Для ввода нового атрибута необходимо нажать кнопку «New». Откроется новое окно «New Columns» (рис. 12), где указывается подпись поля (строка Column Name) и выбирается один из четырех типов атрибута:

blob – логический и OLE-тип,

datetime – время-дата,

number – числовой,

string – символьный тип.

Имена атрибутов можно задавать с помощью шрифтов типа "Кириллица" или "Латиница". При этом следует учитывать возможности СУБД, которые будут использоваться для сопровождения базы данных. Например, при использовании СУБД типа Access можно использовать имена сущностей и атрибутов для физической модели данных на русском языке.

Атрибуты должны именоваться в единственном числе и иметь четкое смысловое значение, что позволяет частично решить проблему нормализации данных на этапе определения атрибутов. Например, создание для сущности Клиент атрибута Телефоны клиента противоречит требованиям нормализации, т. к. атрибут должен быть атомарным, т.е. не содержать множественных значений.

Очень важно дать атрибуту правильное имя. Согласно синтаксису IDEF1X имя атрибута должно быть уникально в рамках модели (а не только в рамках сущности!). По умолчанию при попытке внесения уже существующего имени атрибута Erwin переименовывает его. Например, если атрибут Комментарий уже существует в модели, другой атрибут (в другой сущности) будет назван Комментарий/2, затем Комментарий/3 и т. д.

 

 

Рисунок 12 – Окно диалога Columns.

 

Задание/редактирование свойств колонок таблицы осуществляется с помощью редактора диалогового окна Columns (рис. 8). При этом редактор предлагает установить типы данных согласно выбранной СУБД.

Окно Columns делится на две части. Одна часть – левая позволяет выполнять действия с атрибутами:

• вводить новый атрибут (кнопка «New»),

• изменять имя (кнопка «Rename»),

• удалять атрибут (кнопка «Delete»).

Вторая часть окна работы с атрибутами – правая, предназначена для работы с доменами атрибутов, а также для указания является ли выбранный атрибут первичным ключом.

Вкладка General позволяет выбрать один из четырех ранее рассмотренных типов атрибута. Для назначения текущего атрибута первичным ключом нужно установить флажок Primary Key.

Вкладка, соответствующая выбранной СУБД, называется по имени СУБД и позволяет задать тип данных, опцию NULL и значение по умолчанию. Имя вкладки устанавливается автоматически и соответствует названию выбранной для реализации СУБД. Например, при выборе для реализации базы данных системы СУБД Access вкладка будет называться Access. Для СУБД Access, PROGRESS и Teradata создается дополнительная вкладка для задания свойств колонки.

Вкладка Constraint позволяет задать имена и значения ограничений, накладываемых на поле указанной колонки таблицы, включая и значение, которое присваивается в окне Default автоматически, т.е. по умолчанию.

Вкладка Comment предназначена для внесения комментария к каждой колонке.

Вкладка UDP позволяет задать свойства, определяемые пользователем.

Вкладка Index служит для включения колонки в состав индексов.

Вкладка History отображает историю создания и изменения свойств колонки и позволяет добавить комментарии к изменению в окне Comment.

После ввода всех атрибутов желательно изменить высоту прямоугольника таким образом, чтобы были видны все атрибуты и оставалось место примерно еще для двух атрибутов.

У изображения сущности можно менять шрифт, его размер, цвет шрифта, цвет фона и линий аналогично тому, как это делается в среде Microsoft Word.

Связь изображается линией, проводимой между сущностью-родителем и дочерней сущностью точкой на конце линии у дочерней сущности.

Если экземпляр дочерней сущности однозначно определяется своей связью с сущностью-родителем, то связь называется идентифицирующей, в противном случае - неидентифицирующей.

Идентифицирующая связь между сущностью-родителем и сущностью-потомком изображается сплошной линией. Сущность-потомок в идентифицирующей связи является зависимой сущностью (изображается на диаграмме прямоугольни­ком с закругленными концами).

Пунктирная линия изображает неидентифицирующую связь. Сущность-потомок в неидентифицирующей связи будет независимой от ключа родителя, если она не является также сущностью-потомком в какой-либо идентифицирующей связи. Неидентифицирующая связь является более слабой, чем идентифицирующая, а сущность-потомок - более независимой от родителя.

ERWin, позволяет изображать на диаграмме связь «многие-ко-многим» в виде сплошной линии с точками на обоих концах, при этом выполняют автоматическое формирование ассоциированной сущности, которая в физической схеме превращается в таблицу-связку.

Для установления связей между сущностями необходимо пользовать кнопками на рис. 7.

Для генерации кода создания базы данных необходимо использовать пункт главного меню Tools→Forward Engineer→Schema Generation…. В результате откроется окно установки свойств генерируемой схемы данных. Для генерации схемы – кнопка Generate.

Если в процессе генерации возникают какие-либо ошибки, то она прекращается, и открывается окно сообщений об ошибках.

Диаграмма физической модели данных является необходимым и очень удобным материалом для разработчиков программ. Физическое проектирование позволяет обеспечить безопасность и целостность данных в выбранной для реализации СУБД. Применение программного продукта CA ERwin Data Modeler 7.3 существенно повышает эффективность деятельности разработчиков информационных систем за счет:

− существенного повышения скорости разработки базы данных с помощью мощного редактора диаграмм, возможности автоматической генерации базы данных и автоматической подготовки документации;

− наличия возможности автоматической подготовки SQL – предложений для создания базы данных;

− наличия возможности внесения изменений в модель при разработке и расширении системы;

− наличия возможности автоматической подготовки отчетов по базе данных, которые соответствуют реальной структуре базы данных;

− наличия возможности осуществления обратного проектирования, что позволяет документировать и вносить изменения в существующие информационные системы;

− поддержки однопользовательских СУБД, что позволяет использовать для персональных систем современные технологии и значительно упростить переход от настольных систем к системам с технологией клиент-сервер.

ERwin Data Modeler позволяет наглядно отображать сложные структуры данных. Удобная в использовании графическая среда ERwin Data Modeler упрощает разработку базы данных и автоматизирует множество трудоёмких задач, уменьшая сроки создания высококачественных и высокопроизводительных транзакционных баз данных и хранилищ данных. Данное решение улучшает коммуникацию организации, обеспечивая совместную работу администраторов и разработчиков баз данных, многократное использование модели, а также наглядное представление комплексных активов данных в удобном для понимания и обслуживания формате.

Программа ERwin была разработаны компанией Logic Works. В 1998 году компания Logic Works была поглощена фирмой Platinum Technology, пакет, включающий в себя обе эти программы, получил название AllFusion ERwin Data Modeler. Та в свою очередь, всего через год, в 1999 году была куплена Computer Associates. В 2011 году, компания CA Technologies выпустила новую версию хорошо-известного семейства программных продуктов, предназначенных для моделирования данных. Этот пакет программных продуктов включает:

• CA ERwin Data Modeler;

• CA ERwin Data Model Validator;

• CA ERwin Data Profiler;

• CA ERwin Data Modeler Saphir Option for ERP.

 

Контрольные вопросы:

1. С помощью какой пиктограммы выполняется создание новой сущности в ERWin?

2. Перечислите основные типы в ERWin.

3. Какие типы связей существуют в ERWin? Опишите их особенности.

Домашнее задание:

Дополнительный материал для самостоятельного изучения по основным определениям; перспективной CASE-системы.

Список используемой литературы:

1. Н.Е. Суркова, А.В. Остроух. Методология структурного проектирования информационных систем. Монография. –Красноярск: Научно-инновационный центр, 2014. Стр. 94-155.

2. В. И. Горбаченко, Г. Ф. Убиенных, Г. В. Бобрышева. Проектирование информационных систем с CA ERwin Modeling Suite 7.3. –Пенза: Издательство ПГУ, 2012. Стр. 78-130.