Логическая архитектура базы данных

Планирование конфигурации базы данных

Построение любой БД прежде всего преследует цель хранения и использования информации о какой-либо предметной области.

При разработке базы данных принято выделять несколько уров­ней моделирования, которые служат переходом непосредственно от предметной области к реализации БД на конкретной СУБД:

· предметная область;

· общая модель предметной области;

· логическая модель данных;

· физическая модель данных;

· база данных и приложения.

ПРЕДМЕТНАЯ ОБЛАСТЬ

Представляет часть реального мира, данные из которого необ­ходимо отобразить в БД. Так, в качестве предметной области можно выбрать работу отдела кадров какого-либо предприятия, учет успеваемости студентов вуза и т.д. Предметная область очень многогранна и включает в себя массу понятий и данных, как необходимых для построения БД, так и несущественных или даже абсолютно бесполезных. Например, если в качестве пред­метной области выбрать учет успеваемости студентов, то понятия «личная карточка» и «экзаменационная оценка» являются важ­ными, а «материальная помощь» – менее существенным понятием. Следовательно, важность данных очень зависит от выбора предметной области и стоящих перед разработчиком задач.

ОБЩАЯ МОДЕЛЬ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ

Подразумевает знания человека о выбранной предметной об­ласти, которые могут быть выражены в качестве личного опьгга или присутствовать в материальном мире при помощи каких- либо средств. Этими средствами могут выступать текстовые опи­сания предметной области (например, в случае учета успеваемости – правила обработки оценок, приказы на прием и отчислений студентов и т.д.).

Можно сказать, что модель предметной области описывает процессы, происходящие в ней, и движение используемых при этом данных.

ЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ

Описывает взаимосвязи между понятиями предметной облас­ти и налагаемые при этом ограничения.

Как отмечалось выше, предметная область состоит из множе­ства взаимосвязанных понятий. Описав связи между ними, мож­но построить прототип будущей БД – ее логическую модель без привязки к конкретной СУБД. В качестве примера отдельных понятий можно указать студента, группу, факультет или даже стипендию. Между ними могут возникать некоторые взаимосвя­зи, например: студент учится в определенной группе какого-то факультета, студенту в зависимости от полученных оценок на­числяется стипендия и т.д.

Естественно, кроме самих взаимосвязей, между понятиями могут присутствовать и некоторые ограничения на данные, кото­рые в них циркулируют. Например, оценкой может являться только целое число от 2 до 5.

ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ

Описывает логическую модель данных средствами конкрет­ной СУБД. В физической модели атрибуты представляются как столбцы таблиц, домены преображаются в типы данных (приня­тые в выбранной СУБД). Отношения и связи, разработанные в логической модели данных, преобразуются в таблицы и в связи между ними. Также в выбранной СУБД реализуются ограниче­ния, которые имели место в логической модели данных. Для это­го используются индексы, ограничения целостности, триггеры и хранимые процедуры.

БАЗА ДАННЫХ И ПРИЛОЖЕНИЯ

Этот уровень является результатом предыдущих этапов – сама БД, реализованная и размещенная на конкретной программно­аппаратной основе, выбор которой позволяет существенно опти­мизировать работу БД, например повысить ее скорость. Для этого можно выбрать необходимый (оптимальный для решаемых задач) тип компьютера, на котором размещается СУБД, изменить коли­чество процессоров, подобрать объем оперативной памяти, дис­кового пространства подсистемы и т.п. Очень большое значение имеет также настройка СУБД, выполненная для выбранной про­граммно-аппаратной платформы.

Access и базы данных

В этой главе изучаются основные понятия и аспекты, исполь­зуемые при работе с базами данных. Описываются базовые функции, которые используются системами управления базами данных при обработке информации. Рассматривается реляцион­ное представление данных, изучаются основные термины реля­ционной модели. Приводится краткий обзор Access и описывают­ся особенности его интерфейса.

Логическая архитектура базы данных

Наша жизнь настолько насыщена различной информацией, что хранить ее без помощи средств вычислительной техники не возможно. Такой вариант обработки информации уже оказывается неприемлемым как с точки зрения затрат на ее хранение, так и с точки зрения управления информацией и скорости доступа к ней.

Чтобы хранить большие объемы информации, необходимо создавать огромное количество баз данных (БД). Для этого ис­пользуется множество различных компьютерных систем управ­ления базами данных (СУБД).

Понятие БД применимо к любой информации, связанной ме­жду собой по определенному признаку, которая организована особым образом и хранится, как правило, в виде таблиц. БД ^ простоты восприятия можно представить как некоторую эле тронную картотеку, которая хранится в компьютере в виде одного или нескольких файлов.

Как и с картотекой, с БД проводят ряд операций над содер­жащейся в ней информацией, например:

■ добавление новой информации;

■ поиск информации;

■ изменение информации;

■ удаление информации.

Организацию действий, выполняемых над информацией, раз­мещение ее в таблицах и манипуляции с ней проводят специали­зированные программы – СУБД, которые отвечают за:

■ управление данными в БД – хранение данных и управление служебной информацией, обеспечивающей работу СУБД;

■ управление памятью компьютера – использование буфериза­ции данных 6 оперативной памяти компьютера;

■ управление транзакциями – поддержание логической целост­ности БД в многопользовательских системах. При успешном выполнении транзакции (окончании одной операции по изме­нению данных) СУБД вносит соответствующие изменения в БД. Если при проведении операции над данными происходит сбой или отмена действия, то выполняемые изменения не бу­дут занесены в БД и ее состояние (логическая целостность) не изменится;

■ управление изменениями в БД – обеспечение надежности хра­нения данных, возможности восстановления БД в аварийных ситуациях. Для этого ведутся протокол изменений БД и ар­хивная копия базы, которые СУБД использует при сбое для восстановления данных.

Для более полного представления механизма работы СУБД и принципов ее организации рассмотрим ее архитектуру. Различа­ют три уровня архитектуры БД:

■ внутренний уровень – описывает, каким образом размещаются данные на устройствах хранения информации. Он, как прави­ло, недоступен пользователям БД для выполнения просмотра и модификации;

■ внешний уровень – задает способ представления данных непо­средственно для пользователей. На этом уровне имеется воз­можность манипуляции данными в СУБД с помощью языка;

■ концептуальный уровень – является как бы переходным уров­нем от внутреннего к внешнему и представляет собой обоб­щенное представление данных в базе.

Пример

В ходе выполнения первого этапа необходимо получить описание деятельности предприятия и определить ее организационную структуру. На втором этапе нужно получить представление о функционировании предприятия. При выполнении третьего этапа сформируется описание использования информации в организации. В ходе выполнения четвертого и пятого этапов необходимо выделить бизнес-процессы предприятия, произвести их оценку и провести реинжиниринг этих бизнес-процессов. На шестом этапе нужно разработать функциональные подсистемы ИС. При выполнении седьмого этапа проектируется концептуальная модель базы данных ИС. Восьмой этап представляет собой реализацию проекта ИС в виде прототипа.

Для выполнения этапов разработаны тридцать предметных областей, описывающих деятельность различных предприятий. На момент описания в предприятиях нет автоматизированных информационных процессов, но созрела острая необходимость эту автоматизацию провести.

При оформлении отчета используется текстовый редактор Microsoft Word 97-2003. Рисунки лучше всего делать во внешних (по отношению к Microsoft Word) графических редакторах и вставить в текст отчета в виде графических файлов.