Лекция: Моделирование данных (ERD). Основные методы и этапы построения моделей

Для целей моделирования систем вообще, и структур­ного анализа в частности, используются три группы средств, иллюстрирующих:

— функции, которые система должна выполнять;

— отношения между данными;

— зависящее от времени поведение системы (аспекты реального времени).

Среди всего многообразия средств решения данных за­дач в методологиях структурного анализа наиболее час­то и эффективно применяемыми являются следующие:

— DFD — диаграммы потоков данных совместно со словарями данных и спецификациями процессов;

— ERD — диаграммы «сущность-связь» ;

— STD— диаграммы пе­реходов состояний .

Все они содержат графические и текстовые средства моделирования: первые — для удобства демонстрирования основных компонентов модели, вторые — для обеспечения точного определения ее компонентов и связей.

Для разработки моделей данных предназначены диаграммы “сущность-связь” или ERD-диаграммы, которые обеспечивают стандартный способ определения данных и связей между ними.

С помощью ERD осуществляется детализация хранилищ данных проектируемой системы, а также документируются сущности системы и способы их взаимодействия. Таким образом, выполняется идентификация объектов, важных для предметной области, свойств этих объектов (атрибутов) и их отношений с другими объектами (связей). Модель ERD была разработана П. Ченом, а также способ ее представления в виде диаграмм. Нотация Чена получила дальнейшее развитие в работах Баркера и других авторов.

Цели, задачи, этапы процесса проектирования Бд, их краткое содержание.

Термином “проектирование” обозначают все виды работ, имеющих отношение к созданию конечного продукта.

Основные цели проектирования заключаются в том, чтобы:

1) обеспечить пользователей полными, современными и достоверными данными, необходимыми для исполнения служебных обязанностей;

2) обеспечить доступ к данным за приемлемое время.

Задачею процесса проектирования является разработка БД, которая должна удовлетворять всем требованиям, вытекающим из современного этапа развития концепции (технологии) БД.

Эти требования заключаются в следующем:

1. Адекватность БД предметной области. В БД должны быть представлены объекты и процессы ПрО.

2. Гибкость и адаптивность структуры, то есть возможность развития и адаптации к изменениям ПрО и требованиям поль.

3. Производительность. Обеспечение требований ко времени выполнения запросов пользователей.

4. Эффективность и надежность функц. Означает обеспечение мин затрат на функц., восстановление и развитие системы.

5. Простота и удобство эксплуатации (с точки зрения пользователей).

6. Возможность взаимодействия польз. различных категорий и в различных режимах.

7. Интегрированность, независимость, мин избыточность данных. Концептуальное представл. о данных должно быть единым.

8. Целостность, согласованность, восстанавливаемость данных.

Целостность. БД обладает свойством целостности, если она удовлетворяет определенным ограничениям значений данных и сохраняет это свойство при всех модификациях. Ограничение целостности представляет собой утверждение о допустимых значениях отдельных информ. единиц и связей м/ду ними. Определ. особенностями ПрО.

Согласованность. БД обладает свойством согласованности по отношению к некоторой совокупности пользователей, если в любой момент времени БД реагирует на их запросы одинаково. Реализуется системой блокировок.

Восстанавливаемость. Возможность восстановления целостности после любого сбоя системы. Оказывает влияние на эффективность (копирование требует больших затрат).

9. Безопасность — защита данных от несанкц. доступа, модификации или разрушения.

В процессе отображения ПрО в БД можно выделить 4 уровня представления данных:

1) Предметной области. Реальных объектов, процессов, связей.

2) Информационной модели ПрО, инфологический.

3) Даталогический. Представляет модели данных или даталогические модели.

4) Физический. Физические модели или модели хранения.

Процесс проектирования БД состоит из следующих этапов:

1. Сбор и анализ данных о ПрО (формулирование и анализ требований).

2. Инфологическое моделирование (концепт).

3. Даталогическое проектирование.

4. Физическое проектирование.

1. Инфологическая модель ПрО (ИЛМ). Для проектирования структуры БД необходима исходная информация о ПрО. Желательно, чтобы она была представлена в формализованном виде. Формализованное описание ПрО, выполненное без ориентации на используемые в дальнейшем технические и прогр. средства, называется инфологической моделью ПрО.

2. Даталогическая модель базы данных (ДЛМ) — является моделью логического уровня. Эта модель представляет собой отображение логических связей между элементами данных безотносительно к их содержанию и среде хранения, строится в терминах информационных единиц, допускаемых в той конкретной СУБД, в среде которой проектируется БД. Описание логической структуры БД на язык СУБД называется схемой или логической схемой.

3. Физическая модель БД. Для привязки даталогической модели к среде хранения используется МД физического уровня. Эта модель определяет используемые запоминающие устройства, способы физической организации данных в среде хранения. Модель физического уровня так же строится с учетом возможностей, предоставляемых СУБД. Описание физической структуры БД называется схемой хранения. Соответствующий этап проектирования БД называется физическим проектированием. Количество шагов и состав работ на этапе физического проектирования зависит от СУБД. Наблюдается тенденция к сокращению работ на стадии физического проектирования.

Внешняя модель – в нек. СУБД, помимо описания общей логической структуры БД, имеется возможность описать логическую структуру БД с точки зрения конкретного пользователя. Такая модель называется внешней, а описание называется подсхемой.