Вопрос 30 Жизненный цикл бд

Под жизненным циклом базы данных понимаются этапы разви­тия БД, начиная от анализа предметной области, и заканчивая сняти­ем с эксплуатации БД.

Процесс проектирования БД представляет собой последовательность переходов от неформального словесного описания информационной структуры предметной области к формализованному описанию объектов предметной области в терминах некоторой модели.

Системный анализ предметной области

В общем случае существуют два подхода к выбору состава и структуры предметной области:

Функциональный подход - реализует принцип движения «от за­дач» и применяется тогда, когда заранее известны функции некото­рой группы лиц и комплексов задач, для обслуживания информаци­онных потребностей которых создается рассматриваемая БД. В этом случае можно четко выделить минимальный необходимый набор объектов. Нет возможности точно выделить минимальный набор объектов предметной области, кото­рый необходимо описывать. В описание предметной области включаются такие объекты и взаимосвязи, которые наиболее характерны и наиболее существенны для нее. БД, конструируемая при этом, называется предметной, то есть она может быть использо­вана при решении множества разнообразных, заранее неопределенных задач.

Системный анализ должен заканчиваться подробным описанием информации об объектах предметной области, которое требуется для решения конкретных задач и которое должно храниться в БД, форму­лировкой конкретных задач, которые будут решаться с использовани­ем данной БД с кратким описанием алгоритмов их решения.

Инфологическое моделирование предметной области

Инфологическое проектирование связано с представлением семантики предметной области в модели БД, т.е. моделирование структур данных, опираясь на смысл этих данных. Наибольшее распространение получила модель сущность-связь (entity-relationship model, ER-модель), предложенная в 1976.

Модель «сущность-связь» является концептуальной моделью, т.е. не учитывает особенности конкретной СУБД. Из модели "сущ­ность-связь" могут быть получены все основные фактографические модели данных.

Основными понятиями модели "сущность-связь" являются: сущность, связь и атрибут.

Любой фрагмент предметной области может быть представлен как множество сущностей, между которыми существует некоторое множество связей.

Сущность - это реальный или представляемый объект, инфор­мация о котором должна сохраняться в проектируемой системе. Сущность имеет имя, уникальное в пределах системы. Сущность со­ответствует некоторому классу однотипных объектов, то есть в сис­теме существует множество экземпляров данной сущности.

Пример. Сущность: люди, продукты, студенты и т.д. Экземпля­ры сущности: конкретный человек, конкретный продукт, конкретный студент и т.д.

Объект, которому соответствует понятие сущности, имеет свой набор атрибутов - характеристик, определяющих свойства данного объекта. Атрибут должен иметь имя, уникальное в пределах данной сущности.

Пример. Рассмотрим множество пищевых продуктов, имеющих­ся в магазине. Сущность Продукт можно представить следующими характеристиками (атрибутами): код продукта, продукт, единица из­мерения, срок хранения, условия хранения. Для определения сущно­сти и ее атрибутов используется обозначение вида Продукты (код продукта, продукт, единица измерения, срок хранения, условия хра­нения).

Первичный ключ сущности - это минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно однозначно найти требуемый экземп­ляр сущности. Минимальность означает то, что исключение из набора любого атрибута не позволяет идентифицировать сущность по ос­тавшимся. Среди атрибутов сущности чаще всего обозначается под­черкиванием.

Между сущностями могут быть установлены связи.

Связь - это ассоциация, установленная между несколькими сущностями, и показывающая какие ограничения установлены между сущностями.

Ключ – минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно однозначно найти требуемый экземпляр сущности. Минимальность означает, что исключение из набора любого атрибута не позволяет идентифицировать сущность по оставшимся.

Между двумя сущностям, например, А и В возможны четыре вида связей.

Первый тип – связь ОДИН-К-ОДНОМУ (1:1): в каждый момент времени каждому представителю (экземпляру) сущности А соответствует 1 или 0 представителей сущности В:

Студент может не "заработать" стипендию, получить обычную или одну из повышенных стипендий.

Второй тип – связь ОДИН-КО-МНОГИМ (1:М): одному представителю сущности А соответствуют 0, 1 или несколько представителей сущности В.

Квартира может пустовать, в ней может жить один или несколько жильцов.

Так как между двумя сущностями возможны связи в обоих направлениях, то существует еще два типа связи МНОГИЕ-К-ОДНОМУ (М:1) и МНОГИЕ-КО-МНОГИМ (М:N).

Проектирование реляционной модели БД

В конце 60-х годов появились работы, в которых обсуждались возможности применения различных дата логических моделей дан­ных, представленных в табличном виде привычном способе пред­ставления данных. Для представления использования теории множеств было показано, что любое представление данных сво­дится к совокупности двумерных таблиц особого вида.

Реляционная база данных - это совокупность отношений, со­держащих всю информацию, которая должна храниться в БД. Однако пользователи могут воспринимать такую базу данных как совокуп­ность таблиц.

Модель «сущность - связь» используется на ранних стадиях про­ектирования БД, является концептуальной моделью и не учитывает особенности конкретной СУБД (допустимые типы и наименования полей и таблиц, ограничения целостности и т.п.). Алгоритм одно­значного преобразования модели «сущность-связь» в реляционную модель данных (т.е. осуществляется переход от мифологического мо­делирования к логическому проектированию модели реляционной БД).

Вопрос 31 Реляционная база данных — база данных, основанная на реляционной модели данных. Слово «реляционный» происходит от англ. relation (отношение^[1]). Для работы с реляционными БД применяют реляционные СУБД.

Использование реляционных баз данных было предложено доктором Коддом из компании IBM в 1970 году.

Нормальная форма — свойство отношения в реляционной модели данных, характеризующее его с точки зрения избыточности, которая потенциально может привести к логически ошибочным результатам выборки или изменения данных. Нормальная форма определяется как совокупность требований, которым должно удовлетворять отношение.

Процесс преобразования отношений базы данных (БД) к виду, отвечающему нормальным формам, называется нормализацией. Нормализация предназначена для приведения структуры БД к виду, обеспечивающему минимальную логическую избыточность, и не имеет целью уменьшение или увеличение производительности работы или же уменьшение или увеличение физического объёма базы данных.^[1] Конечной целью нормализации является уменьшение потенциальной противоречивости хранимой в базе данных информации. Как отмечает К. Дейт,^[2] общее назначение процесса нормализации заключается в следующем:

• исключение некоторых типов избыточности;

• устранение некоторых аномалий обновления;

• разработка проекта базы данных, который является достаточно «качественным» представлением реального мира, интуитивно понятен и может служить хорошей основой для последующего расширения;

• упрощение процедуры применения необходимых ограничений целостности.

Вопрос 32 омпьютерная сеть (КС) представляет собой сеть обмена и распределенной обработки информации, образуемая множеством взаимосвязанных РС сети и средствами связи. Локальные компьютерные сети (ЛКС) представляет собой систему обмена информацией и распределенной обработки данных, охватывающую небольшую территорию (этаж, здание, несколько соседних зданий) внутри предприятий и организаций, ориентированных на коллективное использование общесетевых ресурсов. РС формируются на базе персональных компьютеров и используются для решения прикладных задач, выдачи запросов в сеть на обслуживание, приема результатов удовлетворения запросов, обмена информацией с другими PC. Серверы сети - это аппаратно-программные системы, выполняющие функции управления распределением сетевых ресурсов общего доступа, но могут работать и как обычные РС. Сервер создается на базе более мощного ПК, чем для PC. РС и серверы соединяются с кабелем коммуникационной подсети с помощью интерфейсных плат - сетевых адаптеров.

Глобальные компьютерные сети (ГКС) объединяют абонентские системы, рассредоточенные на большой территории, охватывающей различные страны и континенты. Они решают проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к ним. Взаимодействие АС осуществляется на базе различных территориальных сетей связи, в которых используются телефонные линии связи, радиосвязь, системы спутниковой связи. Созданием глобальных сетей обычно занимаются крупные телекоммуникационные компании и реже - крупные корпорации для своих внутренних нужд. Компания, поддерживающая нормальную работу сети, называется оператором, а компания, оказывающая платные услуги абонентам сети, - поставщиком услуг, или провайдером. Владелец, оператор и поставщик могут представляться одной компанией.

Региональные компьютерные сети объединяют абонентские системы, расположенные в пределах отдельного региона - города, административного района; функционируют в интересах организаций и пользователей региона и имеют выход в ГКС. Корпоративные компьютерные сети являются технической базой компаний, корпораций, организаций и т.д. Процесс переноса служб и технологий из глобальных сетей в локальные и корпоративные сети приобрел практически массовый характер. В связи с этим появился даже специальный термин - Интранет-технологии (Intra - внутренний), обозначающий применение служб вне¬шних (глобальных) сетей во внутренних (локальных, корпоративных).

Вопрос 33 Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.

Cреда передачи — физическая субстанция, по которой происходит передача электрических, электромеханических, оптических, радиосигналов, использующихся для переноса той или иной информации. Среда передачи может быть естественн Естественные среды

• Безвоздушное пространство — позволяет распространяться электромагнитному, световому, рентгеновскому и другим видам излученений.

• Воздушное пространство — в основном используется для передачи радиоволн.

• Водная поверхность — в ней по большей части распространяются звуковые волны.

• Твёрдая поверхность — проводит звуковые и сейсмические волны.

Помимо этого звуковые и сейсмические волны хорошо проводятся другими твёрдыми материалами естественного происхождения - камень, дерево, что используется при создании электромеханических устройств приёма-передачи информации.