Урок на тему " Формування та аналіз вимог до бази даних"

1.              Організаційна частина:

•                  перевірка готовності до заняття студентів, аудиторії обладнання;
•                  привітання зі студентами;
•                  відмітка в журналі відсутніх;

2. Мотивація навчальної діяльності (слайд 2).

Объем информации растет с каждым годом все больше и больше.

Перед обществом стоит задача организовать хранение этой информации таким образом, чтобы ее было удобно просматривать, пополнять, изменять, искать нужные сведения, делать любые выдержки, осуществлять сортировку в любом порядке.

Чаще всего этим занимаются люди, списывая, перекладывая, исправляя горы бумаги.

Например, архивы с различными документами иногда  занимают целые здания.

В наше время решению таких задач помогает компьютер. Для этого используют компьютерные информационные системы, которые позволяют хранить большие объемы информации, осуществлять в них быстрый поиск, вносить изменения, выполнять различные манипуляции с данными (группировать, сортировать и пр.).

Основой любой информационной системы является база данных

Базы данных (БД), а также прикладное программное обеспечение для их разработки и функционирования системы управления базами данных (СУБД) используются достаточно широко.

Поэтому современный организатор производства должен разбираться в основных понятиях базы данных и уметь конструировать базы данных и заполнять ее информацией.

3. Повідомлення теми і мети заняття (слайд 1).

4. Актуалізація опорних знань (слайд 3).

4.1 Кросворд

Питання

1. Объект, состоящий из строк и столбцов.
2. Формат файла.
3. Чем является информация для человека с точки зрения познания.
4. Единицы измерения информации.
5.  Характеристика ячейки, которая задается с помощью номера строки и имени столбца.
6. Первое устройство для счета.
7. Устройство вывода информации.
8. Устройство ввода информации.
9. Предложение, про которое можно сказать истинно оно или ложно.
10. Совокупность характеристик компьютера.

-Из чего формируется современная информационная система (какие виды обеспечение)

- Виды информации по форме представления ?

- Какие основные этапы обработки информации

- Какие вы знаете Види моделей даних?

5. Викладання нового матеріалу

5.1 Лекція

План лекції (слайд 4)

1. Принципы построения баз данных

2. Концепции построения баз данных

3. Этапы проектирования баз данных

Одним из важнейших условий обеспечения эффективного функционирования любой организации является наличие современной  информационной системы.

Информационная система - представляет собой систему, реализующую автоматизированный сбор, обработку и манипулирование данными и включает в себя технические средства обработки данных, программное обеспечение и специалистов предметных областей.

Современной формой информационных систем являются банки данных, включающие в свой состав вычислительную систему, одну или несколько баз данных, систему управления базами данных и набор прикладных программ.

Сейчас студентка Басюк Алина  расскажет нам основные требования предъявляемые к формированию современного банка и базы данных. (Приложение А).

К современным базам данных, а, следовательно, и к СУБД, на которых они строятся, предъявляются следующие основные требования.

1. Высокое быстродействие (малое время отклика на запрос).

Время отклика - промежуток времени от момента запроса к БД до фактического получения данных.

3. Независимость данных.

4. Совместное использование данных многими пользователями.

5. Безопасность данных - защита данных от преднамеренного или непреднамеренного нарушения секретности, искажения или разрушения.

6. Стандартизация построения и эксплуатации БД (фактически СУБД).

7. Адекватность отображения данных соответствующей предметной области.

8. Дружелюбный интерфейс пользователя.

Важнейшими являются первые два противоречивых требования: повышение быстродействия требует упрощения структуры БД, что, в свою очередь, затрудняет процедуру обновления данных, увеличивает их избыточность.

Независимость данных - возможность изменения логической и физической структуры БД без изменения представлений пользователей.

Безопасность данных включает их целостность и защиту.

Целостность данных - устойчивость хранимых данных к разрушению и уничтожению, связанных с неисправностями технических средств, системными ошибками и ошибочными действиями пользователей.

Она предполагает:

1. отсутствие неточно введенных данных или двух одинаковых записей об одном и том же факте;

2. защиту от ошибок при обновлении БД;

3. невозможность удаления (или каскадное удаление) связанных данных разных таблиц;

4. неискажение данных при работе в многопользовательском режиме и в распределенных базах данных;

5. сохранность данных при сбоях техники (восстановление данных).

Целостность обеспечивается триггерами целостности – специальными приложениями-программами, работающими при определенных условиях. Защита данных от несанкционированного доступа предполагает ограничение доступа к конфиденциальным данным и может достигаться:

1. введением системы паролей;

2. получением разрешений от администратора базы данных (АБД);

3. запретом от АБД на доступ к данным;

4. формирование видов - таблиц, производных от исходных и предназначенных конкретным пользователям.

- Определите обязанности администратора БД

2. КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ БАЗЫ ДАННЫХ

Существует два подхода к построению БД, базирующихся на двух подходах к созданию автоматизированной системы управления (АСУ).

Первый из них, широко использовавшийся в 80-е годы и потому получивший название классического (традиционного), связан с автоматизацией документооборота (совокупность документов, движущихся в процессе работы предприятия). Исходными и выходными координатами являлись документы.

Использовался следующий тезис. Данные менее подвижны, чем алгоритмы, поэтому следует создать универсальную БД, которую затем можно использовать для любого алгоритма. Однако вскоре выяснилось, что создание универсальной БД проблематично. Господствовавшая до недавнего времени концепция интеграции данных при резком увеличении их объема оказалась несостоятельной. Более того, стали появляться приложения (например, текстовые, графические редакторы), базирующиеся на широко используемых стандартных алгоритмах.

К 90-м годам сформировался второй, современный подход, связанный с автоматизацией управления. Он предполагает первоначальное выявление стандартных алгоритмов приложений (алгоритмов бизнеса в зарубежной терминологии), под которые определяются данные, а стало быть, и база данных. Объектно-ориентированное программирование только усилило значимость этого подхода.

В работе БД возможен одно- и многопользовательский (несколько пользователей подключаются к одному компьютеру через разные порты) режимы.

Используют восходящее и нисходящее проектирование БД. Первое применяют в распределенных БД при интеграции спроектированных локальных баз данных, которые могут быть выполнены с использованием различных моделей данных. Более характерным для централизованных БД является нисходящее проектирование.

- В чем заключается основное различие этих двух подходов

3. ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗ ДАННЫХ

Перед началом детального обсуждения способов проектирования баз данных необходимо отметить, что любая база данных является составной частью какой-то информационной системы, которая подразумевает не только хранение данных, но и их обработку. Поэтому, проектирование данных всегда сопровождает (а чаще предшествует) проектирование алгоритмов их использования.

Сейчас  мы рассмотрим все этапы проектирования информационной системы: от функционального моделирования предметной области, к построению структуры реляционной базы данных.

Доклад студентку Волохову Веронику (Приложение Б) (слайды 22-25)

Рассмотрим более подробно этапы проектирования.

На этапе формулирования и анализа требований устанавливаются цели организации, определяются требования к БД. Они состоят из общих требований,  и специфических требований. Для формирования специфических требований обычно используется методика интервьюирования персонала различных уровней управления. Все требования документируются в форме, доступной конечному пользователю и проектировщику БД.

Этап концептуального или как его называют инфологического  проектирования заключается в описании и синтезе информационных требований пользователей в первоначальный проект БД. Исходными данными могут быть совокупность документов пользователя при классическом подходе или алгоритмы приложений (алгоритмы бизнеса) при современном подходе. Результатом этого этапа является высокоуровневое представление (в виде системы таблиц БД так называемой ER-диаграммы) информационных требований пользователей на основе различных подходов.

Сначала выбирается модель БД. Затем создается структура БД, которая заполняется данными с помощью систем меню, экранных форм или в режиме просмотра таблиц БД. Здесь же обеспечивается защита и целостность (в том числе ссылочная) данных с помощью СУБД.

В процессе логического (даталогического) проектирования высокоуровневое представление данных преобразуется в структуру используемой СУБД. Основной целью этапа является устранение избыточности данных с использованием специальных правил нормализации. Цель нормализации – минимизировать повторения данных и возможные структурные изменения БД при процедурах обновления. Это достигается разделением (декомпозицией) одной таблицы в две или несколько с последующим использованием при запросах операции навигации.

Специального обсуждения заслуживает процедура управления БД. Она наиболее проста в однопользовательском режиме. В многопользовательском режиме и в распределенных БД процедура сильно усложняется. При одновременном доступе нескольких пользователей без принятия специальных мер возможно нарушение целостности. Для устранения этого явления используют систему транзакций и режим блокировки таблиц или отдельных записей.

Транзакция - процесс изменения файла, записи или базы данных, вызванный передачей одного входного сообщения. Особенности блокирования и варианты блокировки далее будут рассмотрены отдельно.

На этапе физического проектирования решаются вопросы, связанные с производительностью системы, определяются структуры хранения данных и методы доступа.

Процесс проектирования является длительным и трудоемким и обычно продолжается несколько месяцев. Основными ресурсами проектировщика БД являются его собственная интуиция и опыт, поэтому качество решения во многих случаях может оказаться низким.

Основными причинами низкой эффективности проектируемых БД могут быть:

1. недостаточно глубокий анализ требований (начальные этапы проектирования), включая их семантику и взаимосвязь данных;

2. большая длительность процесса структурирования, делающая этот процесс утомительным и трудно выполняемым при ручной обработке.

В этих условиях важное значение приобретают вопросы автоматизации разработки.

- Какое назначение ЕРдиаграммы

- Объясните связь между объектами ЕРдиаграммы

6 Узагальнення та систематизація знань

6.1 Самостійна робота створення ER-діаграми (Додаток В) (слайд 33)

6.2 Виконання тестових завдань (Додаток Г).

7 Підсумки заняття, домашнє завдання

Домашнє завдання (слайд 34)

- Вивчити матеріал теми з підручника с.82-87.

- Сформувати правила проектування БД