Образовательный стандарт учебной дисциплины «Базы данных» (стр. 16 )

2) обеспечить доступ к данным за приемлемое время.

Задачей процесса проектирования является разработка проекта,

который должен удовлетворять требованиям, вытекающим из

современного этапа развития технологии БД.

В общем случае требования заключаются в следующем:

- адекватность БД предметной области;

- полнота;

- достоверность;

- интегрированность;

- независимость;

- минимальная избыточность данных;

- целостность, согласованность;

- безопасность данных ;

- гибкость и адаптивность структуры;

- производительность;

- эффективность и надежность функционирования;

- возможность взаимодействия пользователей различных категорий и в различных режимах;

- простота и удобство эксплуатации.

В данном разделе необходимо сформулировать цель проектирования БД в конкретной предметной области, требования к БД, обосновать необходимость разработки.

При обосновании можно исходить из следующих соображений:

- необходимость автоматизации и перехода к новым информационным технологиям;

-  развитие существующей автоматизированной информационной системы и т. д.

4.2 Проектирование базы данных

Этот раздел должен содержать пункты, соответствующие основным этапам процесса проектирования БД. Должны быть представлены все основные этапы, цели и задачи этапов, содержание, исходные данные и результаты.

4.2.1 Сбор и анализ данных о предметной области

В некоторых методиках этот этап называется " Формулирование и анализ требований".

Целью этого этапа является изучение области деятельности предприятия или организации, для которой создается система, определение и составление описания информационных потребностей пользователей.

На этапе "Сбор и анализ данных о предметной области" выполняются следующие шаги:

1) определение сферы применения;

2) сбор информации об использовании данных;

3) описание информационных потребностей.

Итогом выполнения первого этапа должно быть описание функционирования предметной области, определение границ разработки, цели и назначения базы данных.

Описание предметной области в общем случае должно содержать:

- Описание функционирования предприятия или организации: цель, назначение, основные функции, пользователи.

- Описание входных и выходных документов, используемых при выполнении функций

- Описание всех используемых и создаваемых элементов данных.

- Определение задач и запросов и их характеристик

- Направление развития

В результате должно сложиться представление об основных (ключевых) классах объектов предметной области и связях между ними.

1)  описание функционирования предметной области

3) цель, назначение и функции создаваемой системы

4) описание основных объектов предметной области, связей между ними, атрибутов, выделить идентифицирующий атрибут и ограничений целостности

4.2.2 Этап инфологического проектирования

На этапе "Инфологического проектирования" выполняется построение информационно-логической или инфологической модели (ИЛМ) предметной области, называемой также концептуальной моделью.

Под инфологической моделью понимается описание предметной области, выполненное с использованием специальных языковых средств, не зависящих от используемых в дальнейшем программных средств. В состав инфологической модели входят описание объектов предметной области и отношений между ними, задач и запросов пользователей.

Процесс проектирования состоит из следующих шагов:

1 Определение классов объектов.

2 Определение типов связей.

3 Определение ограничений.

4 Описание классов объектов

Основой определения классов объектов являются сведения о предметной области, полученные на предыдущем этапе разработки.

Необходимо определить:

- какие объекты образуют каждый класс;

- имя каждого класса;

- значение ( семантика) каждого класса;

- определить атрибуты (имена, значения);

- ключевые(идентифицирующие) атрибуты.

Относительно числа объектов применяется правило из теории

информации, согласно которому число классов не должно превышать числа 7 (+, - 2) в одной подсистеме. Если это правило не соблюдается, то скорее всего границы проектирования определены неправильно.

Выделение классов объектов итеративный процесс. Атрибуты определяются путем анализа задач, запросов, документов, в которых используется данный объект. Связи определяются на основе сведений о функциях, задачах. Необходимо рассмотреть попарно все возможные связи между объектами и определить реально существующие, а также не используемые, но имеющие смысл.

Итоги проектирования должны быть представлены в виде диаграмм и "сущность-связь" (E-R).

При построении модели необходимо использовать Case-систему, поддерживающую формальные методы построения модели.

В разделе привести распечатку модели “E-R”, разработанной с применением Case-системы и указать метод используемый для построения модели.

Кроме того, необходимо привести основные функции по обработке данных БД и сформулировать запросы пользователей к БД.

Необходимо также описать контролируемые в системе ограничения по каждому атрибуту (например, значение, диапазон значений и т. д.), по связям между объектами и задаваемые различными условиями.

4.2.3 Этап даталогического (логического) проектирования.

На этапе даталогического проектирования выполняется формализация с целью дальнейшего представления в среде выбранной СУБД, т. е. построение даталогической (логической) модели или просто модели данных. Даталогическая модель является моделью логического уровня. Она представляет собой отображение объектов в виде некоторых информационных единиц и связей между ними. Описание логической структуры называется логической схемой. Спроектировать логическую структуру БД означает определить все информационные единицы и связи между ними, задать их имена, а также некоторые количественные характеристики, например, длину элементов.

Рассматриваемый этап состоит из следующих шагов:

1 Выбор подхода к моделированию данных

2 Проектирование схем

Основными требованиями к формализованному представлению

(модели данных), сформулированными Е. Коддом, являются следующие [3]:

- оно должно быть настолько простым, насколько это возможно;

- должно иметь серьезную теоретическую основу.

Самыми распространенными являются три модели данных: иерархическая, реляционная и сетевая. В наибольшей степени этим требованиям отвечает реляционный подход. Именно реляционный подход является основой современной технологии баз данных.

Проектирование реляционных схем может выполняться различными методами. Наиболее целесообразным является использование методики отображения инфологической модели, представленную в виде E-R диаграмм, в даталогическую [1]. При этом каждая диаграмма отображается в отдельное отношение. Многие Case - системы автоматизируют такое отображение и выполняют построение реляционных схем на основе концептуальных.

Таким образом, получается исходный набор реляционных схем. Необходимо проанализировать схемы и привести к 5НФ используя теорию нормализации.

В разделе необходимо представить логическую модель, построенную с использование Case-средств, и анализ каждой схемы. Необходимо отметить ключевые атрибуты, выявить все зависимости между атрибутами, определить в какой нормальной форме находится и произвести декомпозицию, если схема отношения находится менее, чем в 3НФ, в конечную 5НФ. Допускаются схемы, находящиеся менее чем в 3НФ при достаточных основаниях (например, отсутствие изменений и использование только для отчетов).

4.2.4. Физическое проектирование

Этап физического проектирования в различных методиках имеет название "Проектирования на уровне хранения" или "Проектирование реализации". Это этап реализации в определенной технической и программной среде. От результатов проектирования нa этом этапе зависит выполнение таких требований, как производительность, эффективность и надежность функционирования.

Проектирование на этом этапе в общем случае состоит из следующих шагов:

1 Разработка архитектуры системы баз данных, в случае необходимости разработки корпоративной базы данных

2 Выбор операционной обстановки

3 Выбор СУБД.

4 Проектирование схем хранения данных и размещения данных.

5. Проектирование технологческих процессов обработки данных.

Выбор технических и программных средств реализации системы предполагает:

1) оценку требований, необходимых для функционирования и развития системы (объемы хранимой информации, требования ко времени решения и т. д.);

2) оценку имеющихся ограничений. К ним относятся в первую очередь организационно-экономические(финансы, сроки, трудовые ресурсы), а также ограничения технических и программных средств.

В условиях быстрого изменения технических и программных средств, необходимо ориентироваться на самые передовые технологии, предлагаемые поставщиками, а также опыт разработки и внедрения аналогичных систем.

Одним из центральных вопросов при разработке является выбор СУБД. В реальной практике проектировщик производит выбор СУБД по нескольким важнейшим характеристикам. К числу таких характеристик относятся:

1 ) тип модели данных, которую поддерживает данная СУБД;

2) характеристики производительности;

3) наличие средств разработки приложений;

4) запас функциональных возможностей для дальнейшего развития информационной системы;

5) степень оснащенности системы инструментарием для администрирования данных;

6) удобство и надежность СУБД в эксплуатации.

Проектирование схем хранения заключается в определении состава хранимых файлов, их организации и размещения, а также форматов хранимых записей и описание на языке выбранной СУБД. Исходными данными является совокупность нормализованнх схем, полученных на предыдущем этапе. Формат записей - это перечень имен полей данных и характеристики полей, такие как тип данных и длина. В общем случае, каждое отношение на уровне хранение представлено файлом, атрибутам соответствуют поля данных. Иногда для улучшения временных характеристик обработки данных прибегают к объединению нескольких реляционных схем и их представлению одной хранимой записью, в случае их совместного использования. Необходимо также решить проблему вычисляемых данных. Если такие данные хранить, то возникает задача корректировки этих данных, а не хранить - необходимо вычислять, что может привести к ухудшению временных характеристик системы обработки данных.