ЦЕНТРАЛИЗОВАННАЯ И РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗЫ ДАННЫХ

Автоматизированные информационно-справочные системы (АИСС) в настоящее время получили весьма широкое распространение, что связано прежде всего со сравнительной простотой их создания и исключительно высоким эффектом от внедрения. Методологической основой информационных технологий, реализуемых в АИСС, являются концепции централизованной (в рамках разработки баз и банков данных) и распределенной (в рамках создания информационных сетей, в том числе и с распределенными банками данных в узлах) обработки информации. Современные компьютерные сети будут рассмотрены в п. 9.3. Настоящий и последующий пункты посвящены вопросам проектирования и использования баз и банков данных.

Основные понятия и определения

В науке одним из наиболее сложных для строгого определения является понятие «информация». Согласно кибернетическому подходу [29] «информация — первоначально сообщение данных, сведений, осведомление и т.п. Кибернетика вывела понятие информации за пределы человеческой речи и других форм коммуникации между людьми, связала его с целенаправленными системами любой природы. Информация выступает в трех формах:

  • • биологическая (биотоки; связи в генетических механизмах);
  • • машинная (сигналы в электрических цепях);
  • • социальная (движение знаний в общественных системах)» [29]. Иными словами, «информация — связь в любых целенаправленных системах, определяющая их целостность, устойчивость, уровень функционирования» [29]. Содержание и особенности информации раскрываются указанием действий, в которых она участвует:
  • хранение (на некотором носителе информации);
  • преобразование (в соответствии с некоторым алгоритмом);
  • передача (с помощью передатчика и приемника по некоторой линии связи).

В соответствии с этим же подходом «данные — факты и идеи, представленные в формализованном виде, позволяющем передавать или обрабатывать их при помощи некоторого процесса и соответствующих технических устройств» [29].

Толковый словарь по информатике [24] определяет понятия «информация» и «данные» несколько иначе:

  • «информация — 1) совокупность знаний о фактических данных и связях между ними; 2) в вычислительной технике — содержание, присваиваемое данным посредством соглашений, распространяющихся на эти данные; данные, подлежащие вводу в ЭВМ, хранимые в ее памяти, обрабатываемые на ЭВМ и выдаваемые пользователям»;
  • «данные — информация, представленная в виде, пригодном для обработки автоматическими средствами при возможном участии человека».

Как легко заметить, приведенные определения вынужденно используют такие сложно определяемые понятия, как «факты», «идеи», и особенно «знания».

В дальнейшем под информацией будем понимать любые сведения о процессах и явлениях, которые в той или иной форме передаются между объектами материального мира (людьми; животными; растениями; автоматами и др).

Если рассмотреть некоторый объект материального мира, информация о котором представляет интерес, и наблюдателя (в роли которого и выступают АИС), способного фиксировать эту информацию в определенной, понятной другим форме, то говорят, что в памяти («сознании») наблюдателя находятся данные, описывающие состояние объекта. Таким образом, данными будем называть формализованную информацию, пригодную для последующей обработки, хранения и передачи средствами автоматизации профессиональной деятельности.

Информацию в ЭВМ можно хранить в виде различных данных (числовых; текстовых; визуальных и т.п.). Более того, для описания одной и той же информации можно предложить различные варианты их состава и структуры. Иными словами, правомерно говорить о моделировании в АИС информации о некотором множестве объектов материального мира совокупностью взаимосвязанных данных.

Под информационным обеспечением (information support) АИС принято понимать совокупность единой системы классификации и кодирования информации; унифицированных систем документации и используемых массивов информации [24]. В дальнейшем нас будет интересовать именно последний аспект данного определения.

В этой связи в качестве главных задач создания информационного обеспечения АИС можно выделить:

  • • во-первых, определение состава и структуры данных, достаточно «хорошо» описывающих требуемую информацию;
  • • во-вторых, обоснование способов хранения и переработки данных с использованием ЭВМ.

Процесс создания информационного обеспечения включает несколько этапов (см. п. 8.2.4). Остановимся на понятиях и определениях, связанных с технологией банков данных.

Прежде чем определить понятие «банк данных», необходимо остановиться на другом ключевом понятии — «предметная область».

Под предметной областью (ПО) будем понимать информацию об объектах, процессах и явлениях окружающего мира, которая, с точки зрения потенциальных пользователей, должна храниться и обрабатываться в информационной системе. В этом определении особое внимание следует уделить важности роли потенциальных потребителей информационных ресурсов АИС. Именно этот аспект обусловливает и структуру, и основные задачи, и вообще целесообразность создания того или иного банка.

Банк данных (БнД) — информационная система, включающая в свой состав комплекс специальных методов и средств для поддержания динамической информационной модели предметной области с целью обеспечения информационных потребностей пользователей [7, 41]. Очевидно, что БнД может рассматриваться как специальная обеспечивающая подсистема в составе старшей по иерархии АИС.

Поддержание динамической модели ПО предусматривает не только хранение информации о ней и своевременное внесение изменений в соответствии с реальным состоянием объектов, но и обеспечение возможности учета изменений состава этих объектов (в том числе появление новых) и связей между ними (т.е. изменений самой структуры хранимой информации).

Обеспечение информационных потребностей (запросов) пользователей имеет два аспекта:

  • • определение границ конкретной ПО и разработка описания соответствующей информационной модели;
  • • разработка БнД, ориентированного на эффективное обслуживание запросов различных категорий пользователей.

С точки зрения целевой направленности профессиональной деятельности принято выделять пять основных категорий пользователей [24]:

  • • аналитики;
  • • системные программисты;
  • • прикладные программисты;
  • • администраторы;
  • • конечные пользователи.

Кроме того, различают пользователей постоянных и разовых; пользователей-людей и пользователей-задач; пользователей с различным уровнем компетентности (приоритетом) и др., причем каждый класс пользователей предъявляет собственные специфические требования к своему обслуживанию (прежде всего — с точки зрения организации диалога «запрос—ответ»). Так, постоянные пользователи, как правило, обращаются в БнД с фиксированными по форме (типовыми) запросами; пользователи-задачи должны иметь возможность получать информацию из БнД в согласованной форме в указанные области памяти; пользователи с низким приоритетом могут получать ограниченную часть информации и т.д. Наличие столь разнообразного состава потребителей информации потребовало включения в БнД специального элемента — словаря данных, о чем будет сказано ниже.

Уровень сложности и важности задач информационного обеспечения АИС в рамках рассматриваемой технологии определяет ряд основных требований к БнД [41J:

  • • адекватность информации состоянию предметной области;
  • • быстродействие и производительность;
  • • простота и удобство использования;
  • • массовость использования;
  • • защита информации;
  • • возможность расширения круга решаемых задач.
  • (Отметим, что все названные требования можно предъявить

и к любому финансовому банку).

По сравнению с традиционным обеспечением монопольными файлами каждого приложения централизованное управление данными в БнД имеет ряд важных преимуществ:

  • • сокращение избыточности хранимых данных;
  • • устранение противоречивости хранимых данных;
  • • многоаспектное использование данных (при однократном вводе);
  • • комплексная оптимизация (с точки зрения удовлетворения разнообразных, в том числе и противоречивых, требований «в целом»);
  • • обеспечение возможности стандартизации;
  • • обеспечение возможности санкционированного доступа к данным и др.

Все названные преимущества по существу связаны с такими основополагающими принципами концепции БнД, как интеграция данных, централизация управления ими и обеспечение независимости прикладных программ обработки данных и самих данных.

Структура типового БнД, удовлетворяющего предъявляемым требованиям, представлена на рис. 2.1, где ВС — вычислительная система, включающая технические средства (ТС) и общее программное обеспечение (ОПО); БД — базы данных; СУБД — система управления БД; АБД — администратор баз данных.

Подробнее остановимся на составляющих БнД, представляющих наибольший интерес.

БД — совокупность специальным образом организованных (структурированных) данных и связей между ними. Иными словами, БД — это так называемое датологическое (от англ, data — данные) представление информации о предметной области. Если в состав

БнД входит одна БД, банк принято называть локальным; если БД несколько — интегрированным.

СУБД — специальный комплекс программ и языков, посредством которого организуется централизованное управление базами данных и обеспечивается доступ к ним.

Основные компоненты БнД

Рис. 2.1. Основные компоненты БнД

В состав любой СУБД входят языки двух типов:

  • • язык описания данных (с его помощью описываются типы данных, их структура и связи);
  • • язык манипулирования данными (его часто называют язык запросов к БД), предназначенный для организации работы с данными в интересах всех типов пользователей.

Словарь данных предназначен для хранения единообразной и централизованной информации обо всех ресурсах данных конкретного банка:

  • • об объектах, их свойствах и отношениях для данной ПО;
  • • о данных, хранимых в БД (наименование; смысловое описание; структура; связи и т.п.);
  • • о возможных значениях и форматах представления данных;
  • • об источниках возникновения данных;
  • • о кодах защиты и разграничении доступа пользователей к данным и т.п.

Администратор баз данных (АБД) — это лицо (группа лиц), реализующее управление БД. В этой связи сам БнД можно рассматривать как автоматизированную систему управления базами данных. Функции АБД являются долгосрочными; он координирует все виды работ на этапах создания и применения БнД. На стадии проектирования АБД выступает как идеолог и главный конструктор системы; на стадии эксплуатации отвечает за нормальное функционирование БнД, управляет режимом его работы и обеспечивает безопасность данных (последнее особенно важно при современном уровне развития средств коммуникации).

Основные функции АБД [41]:

  • • решать вопросы организации данных об объектах ПО и установлении связей между этими данными с целью объединения информации о различных объектах; согласовывать представления пользователей;
  • • координировать все действия по проектированию, реализации и ведению БД; учитывать текущие и перспективные требования пользователей; следить, чтобы БД удовлетворяли актуальным потребностям;
  • • решать вопросы, связанные с расширением БД, в связи с изменением границ ПО;
  • • разрабатывать и реализовывать меры по обеспечению защиты данных от некомпетентного их использования, от сбоев технических средств, по обеспечению секретности определенной части данных и разграничению доступа к ним;
  • • выполнять работы по ведению словаря данных; контролировать избыточность и противоречивость данных, их достоверность;
  • • следить за тем, чтобы БнД отвечал заданным требованиям по производительности, т.е. чтобы обработка запросов выполнялась за приемлемое время;
  • • выполнять при необходимости изменения методов хранения данных, путей доступа к ним, связей между данными, их форматов; определять степень влияния изменений в данных на всю БД;
  • • координировать вопросы технического обеспечения системы аппаратными средствами исходя из требований, предъявляемых БД к оборудованию;
  • • координировать работы системных программистов, разрабатывающих дополнительное программное обеспечение для улучшения эксплуатационных характеристик системы;
  • • координировать работы прикладных программистов, разрабатывающих новые прикладные программы, и выполнять их проверку и включение в состав ПО системы и т.п.

На рис.2.2 представлен типовой состав группы АБД, отражающий

основные направления деятельности специалистов.

Типовой состав группы АБД

Рис. 2.2. Типовой состав группы АБД

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >