Каждому студенту и преподавателю, будет легче учиться и преподавать, если у него будет такая БД, которая будет содержать все нужные для них данные. Например, данные о студентах (фамилия, адрес, телефон, город, номер в списке), данные о преподавателях фамилия имя отчество, предмет, телефон, ученая степень, кафедра, аудитория), экзамены (предмет, консультация, экзамен, количество часов, преподаватель), экскурсия (название, время начала, время окончания, место, описание, кто ведет экскурсию)

Технология обработки информации зависит от характера решаемых задач, используемых средств вычислительной техники, числа пользователей, систем контроля процесса обработки информации и т.д.

Я отметила, что информационные технологии, в отличие от производственных, обладают рядом специфических функций, таких как: сбор, регистрация, хранение, поиск, накопление, генерация, анализ, передача и распространение данных, информации и знаний.

Следовательно, информационные технологии можно определить как систему методов, способов и средств сбора, регистрации, хранения, поиска, накопления, обработки, генерации, анализа, передачи и распространения данных, информации и знаний на основе применения средств вычислительной техники и телекоммуникаций.

Технологический процесс обработки информации может включать в свой состав следующие операции (действия):

1) Сбор данных, информации, знаний. Эта операция представляет собой процесс регистрации, фиксации, записи детальной информации (данных, знаний) о событиях, объектах (реальных и абстрактных) связях, признаках и соответствующих действиях. При этом иногда выделяют в отдельные операции "сбор данных и информации" и "сбор знаний". Сбор данных и информации - это процесс идентификации и получения данных от различных источников, группирования полученных данных и представления их в форме, необходимой для ввода в ЭВМ. Обработка - понятие достаточно широкое и очень часто включает в себя несколько взаимосвязанных более мелких операций. К обработке могут относить такие операции как проведение расчетов, выборка, поиск, объединение, слияние, сортировка, фильтрация и т.д. Важно помнить, что обработка представляет собой систематическое выполнение операций над данными, процесс преобразования, вычисления, анализа и синтеза любых форм данных, информации и знаний посредством систематического выполнения операций над ними. При определении такой операции как "обработка", также выделяют "обработку данных", "обработку информации", "обработку знаний". Обработка данных представляет собой процесс управления данными (цифры, символы и буквы) и преобразования их в информацию. Обработка информации представляет собой переработку информации определенного типа (текстовый, звуковой, графический и др.) и преобразования ее в информацию другого определенного типа. Так, например, принято различать обработку текстовой информации, обработку изображений (графики, фото, видео и мультипликация), обработку звуковой информации (речь, музыка, другие звуковые сигналы). Однако, использование новейших современных технологий обеспечивает комплексное представление и одновременную обработку информации любого вида (текст, графика, аудио-, видео-, мультипликация), ее преобразование и вывод в текстовом, видео-, аудио - и мультипликационном формате. Понятие обработки знаний связано с понятием экспертных систем (или систем искусственного интеллекта), позволяющих на основании правил и предоставляемых пользователем фактов распознать ситуацию, поставить диагноз, сформулировать решение и дать рекомендацию по выбору действия.

2) Генерация данных, информации, знаний. Данная операция технологического процесса представляет собой процесс организации, реорганизации и преобразования данных (информации, знаний) в требуемую пользователем форму, в том числе и путем ее обработки. Например, процесс получения форматированных отчетов (документов).

3) Хранение данных, информации, знаний. Операция представляет собой процессы накопления, размещения, выработки и копирования данных (информации, знаний) для дальнейшего их использования (обработки и/или передачи).

4) Передача данных, информации, знаний. Указанная операция - это процесс распространения данных (информации, знаний) среди пользователей с применением посредством средств и систем коммуникаций путем перемещения (пересылки) данных от источника (отправителя) к приемнику (получателю).

3.2 Планирование процесса разработки

Когда шла подготовка к проектированию БД, учитывались желания студентов и пожелания преподавателей. Пожелания были такие: постоянно и быстро, а главное удобно получать нужную информацию. Так же возможность легко вносить, изменять и удалять различные данные.

2. анализа архитектуры.

Проектирование информационного обеспечения СУ - одна из наиболее сложных и ответственных задач, связанных с созданием автоматических и автоматизированных систем управления. В результате её решения должны быть определены содержание данных и знаний, эффективный способ их организации, инструментальные средства обработки и управления данными и знаниями в интересах СУ.

Основная цель процесса проектирования состоит в получении такого проекта, который удовлетворяет следующим требованиям:

1. Функциональность - описание необходимых функций СУБД, возможность и правила работы с ними.

Хранение, извлечение и обновление данных - СУБД предоставляет пользователям возможность сохранять, извлекать и обновлять данные в базе данных. Так же это имена, типы и размеры данных.

2. Производительность - время исполнения запроса, ёмкость БД, количество обслуживаемых клиентов.

Возможность поддерживания большого количества пользователей БД при среднем времени выполнения запроса. Время исполнения запроса составляет 100 Мбит/сек. На максимальное число одновременно работающих пользователей приводится 3500.

3. Безопасность - ограничиваются возможностями использования данных для обработки. Возможно, создать пароль для входа в БД только для преподавателей, и студенты не смогут просмотреть данную БД. Это сможет хранить конфиденциальную информацию и открыть ее в доступ только определенным людям.

4. Масштабируемость - возможность увеличения количества полей, записей полей, пользователей, периодичность передачи данных. Дает возможность при появлении новых данных с легкостью внести их в уже готовую БД.

5. Возможность изменения конфигураций - показывает, насколько заказчик может изменять программное обеспечение с помощью разработчика.

Администратор должен иметь возможность изменять и формировать новые запросы, формы и т.д. При разработке и реализации проекта обеспечить возможность расширения набора полей данных в таблицах БД

6. Совместимость - возможность совместимости работы с разными СУБД. Обеспечить возможность инсталляции и использования СОДиЗ в других операционных системах: Windows 98, Windows NT 4.0, Windows XP. Требуемые параметры рабочих станций: минимум 8 Мб памяти и 200 Мб на жестком диске.

7. Доступность - определяет количество часов обслуживания пользователей, длительность проведения работ.

Администратор СУБД регистрирует время для архивации данных и проведение профилактических работ.

8. Простота эксплуатации - определяет условия, которые создают удобства использования СУБД.

9. Простота освоения СУБД - определяет допустимую длительность освоения приёмов управления СУБД.

Итак, набросав примерный проект базы данных, приступим к его реализации.

Всеми запрашиваемыми нами требованиями обладает Microsoft Office Access 2007. Его и выбираем для создания требуемой базы данных.

3.4 Методы и этапы проектирования

1. Функциональный подход к проектированию

Этот метод реализует принцип "от задач" и применяется тогда, когда известны функции (комплекс задач) объекта управления, для управления которым создаётся рассматриваемые ИО. При реализации этого подхода необходимо знать методы решения задач: входные и выходные параметры, применяемые операции по их обработки.

2. Предметный подход к проектированию.

Я применяла, предметный подход к проектированию так как, имела четкое представление о данных и знаниях, которые желательно хранить, накапливать, обрабатывать и использовать для управления, а структура запросов не определена или определена не полностью. Тогда основное внимание уделяется исследованию ПО и наиболее адекватному её отображению в ИО с учётом самого широкого спектра информационных запросов к ней.

3.4.2 Проектирование с использованием метода "сущность-связь"

Метод "сущность-связь" (entity-relation, ER-method) является комбинацией двух предыдущих и обладает достоинствами обоих, так же называют методом "ER - диаграмм"; во-первых, ER - аббревиатура от слов ESSENCE (сущность) и RELATION (связь), во-вторых, метод основан на использовании диаграмм, называемых соответственно диаграммы ER - экземпляров и диаграммы ER - типа. Основными понятиями метода сущность - связь являются следующими:

· Сущность

· Атрибут сущности

· Ключ сущности

· Связь между сущностями

· Степень связи

· Класс принадлежности экземпляров сущности

· Диаграммы ER - экземпляров

· Диаграммы ER - типа

Сущность представляет собой объект любой природы, информация о котором хранится в БД. Экземпляры сущности отличаются друг от друга и однозначно идентифицируются. Названиями сущностей являются, как правило, существительные, например сотрудник, факс, адрес.

Атрибут представляет собой свойство сущности. Это понятие аналогично понятию атрибута в отношении. Так, атрибут сущности клиент может быть его фамилия, имя, отчество.

Ключ сущности - атрибут или набор атрибутов, используемый для идентификации экземпляра сущности. Как видно из определения, понятие ключа сущности аналогично понятию ключа отношения.

С целью повышения наглядности и удобства проектирования для представления сущностей, экземпляров сущностей и связей между ними используются следующие средства:

· Диаграммы ER - экземпляров

Диаграммы ER - тип, или ER - диаграммы

Рисунок

Диаграмма ER - экземпляров

Рисунок Диаграмма ER - типа

При проектировании БД информацию размещают в нескольких таблицах. Таблицы при этом связаны семантикой информации. В реляционных СУБД для указания связей таблиц производят операцию их связывания. Многие СУБД при связывании таблиц автоматически выполняют контроль целостности вводимых в базу данных в соответствии с установленными связями. В конечном итоге это повышает достоверность хранимой информации в БД информации. Так же установление связи между таблицами облегчает доступ к данным. Связывание таблиц при выполнении таких операций как поиск, просмотр, редактирование, выборка и подготовка отчетов обычно обеспечивает возможность обращения к произвольным полям связанных записей. Это уменьшает количество явных обращений к таблицам данных и число манипуляций в каждой из них.

Основные виды связи таблиц.

Между таблицами могут устанавливаться бинарные (2 таблицы), тернарные (3 таблицы) и, в общем случае, n - арные связи.

При связывании двух таблиц выделяют основную и дополнительную таблицы. Логическое связывание таблиц производится с помощью ключа связи.

Ключ связи, по аналогии с обычным ключом таблицы, состоит из одного или нескольких полей, которые в данном случае называют полем связи. Суть связывания состоит в установлении соответствия полей связи основной и дополнительной таблиц. Поле связи основной таблицы могут быть обычными и ключевыми. В качестве полей связи подчиненной таблицы чаще всего используют ключевые поля. В зависимости от того, как определены связи основной и дополнительной таблиц (как соотносятся ключевые поля с полями связи), между двумя таблицами в общем случае могут устанавливаться следующие четыре основные виды связи:

ь Один - один (1:

ь 1);

ь Один - много (1: М);

ь Много - один (М:

ь 1);

ь Много - много (М: М или М: N).

Связь вида 1: 1

Связь вида 1: 1 образуется в случае, когда все поля связи основной и дополнительной таблицы являются ключевыми. Поскольку значение в ключевых полях обеих таблиц не повторяются, обеспечивается взаимно - однозначное соответствие записей из этих таблиц. Сами таблицы, по сути, здесь становятся равноправными. На практике такая связь используется сравнительно редко, так как хранимую в двух таблицах информацию легко объединить в одну таблицу, которая занимает гораздо меньше места в памяти ЭВМ. Возможны случаи, когда удобнее иметь не одну, а две и более таблицы. Причинами этого может быть необходимость ускорить обработку, повысить удобство работы нескольких пользователей с общей информацией, обеспечить более высокую степень защиты информации и т.д.

Связь вида 1: М

Эта связь имеет место в случае, когда одной записи основной таблицы соответствует несколько записей вспомогательной таблицы.

Связь вида М: 1

Эта связь имеет место в случае, когда одной или нескольким записям основной таблицы ставится в соответствие одна запись дополнительной таблицы.

Связь вида М: М

Самый общий вид связи М: М возникает в случаях, когда нескольким записям основной таблицы соответствует несколько записей дополнительной таблицы.

В моей работе связь между сущностями в большинстве случаев определяются как связи вида 1: М, так как имеется главная сущность магазин и четыре дополнительных. Исходя из того, что один клиент может иметь несколько телефонов следует выбор этого вида связи и т.д.

Сущность - это объект, о котором в системе будет накапливаться информация и храниться в БД. Сущности бывают как физически существующие (например, СОТРУДНИК или АВТОМОБИЛЬ), так и абстрактные (например, ЭКЗАМЕН или ДИАГНОЗ).

Для сущностей различают тип сущности и экземпляр. Тип характеризуется именем и списком свойств, а экземпляр - конкретными значениями свойств.

Типы сущностей можно классифицировать как сильные и слабые. Сильные сущности существуют сами по себе, а существование слабых сущностей зависит от существования сильных. Например, читатель библиотеки - сильная сущность, а абонемент этого читателя - слабая, которая зависит от наличия соответствующего читателя. Слабые сущности называют подчинёнными (дочерними), а сильные - базовыми (основными, родительскими).

Для каждой сущности выбираются свойства (атрибуты). Различают:

1) Идентифицирующие и описательные атрибуты. Идентифицирующие атрибуты имеют уникальное значение для сущностей данного типа и являются потенциальными ключами. Они позволяют однозначно распознавать экземпляры сущности. Из потенциальных ключей выбирается один первичный ключ (ПК). В качестве ПК обычно выбирается потенциальный ключ, по которому чаще происходит обращение к экземплярам записи. Кроме того, ПК должен включать в свой состав минимально необходимое для идентификации количество атрибутов. Остальные атрибуты называются описательными и заключают в себе интересующие свойства сущности.

2) Составные и простые атрибуты. Простой атрибут состоит из одного компонента, его значение неделимо. Составной атрибут является комбинацией нескольких компонентов, возможно, принадлежащих разным типам данных (например, ФИО или адрес). Решение о том, использовать составной атрибут или разбивать его на компоненты, зависит от характера его обработки и формата пользовательского представления этого атрибута.

3) Однозначные и многозначные атрибуты (могут иметь соответственно одно или много значений для каждого экземпляра сущности).

4) Основные и производные атрибуты. Значение основного атрибута не зависит от других атрибутов. Значение производного атрибута вычисляется на основе значений других атрибутов (например, возраст студента вычисляется на основе даты его рождения и текущей даты).

Спецификация атрибута состоит из его названия, указания типа данных и описания ограничений целостности - множества значений (или домена), которые может принимать данный атрибут.

Далее осуществляется спецификация связей внутри локального представления. Связи могут иметь различный содержательный смысл (семантику). Различают связи типа "сущность-сущность", "сущность-атрибут" и "атрибут-атрибут" для отношений между атрибутами, которые характеризуют одну и ту же сущность или одну и ту же связь типа "сущность-сущность".

Связь вида 1: 1

Связь вида 1: 1 образуется в случае, когда все поля связи основной и дополнительной таблицы являются ключевыми. Поскольку значение в ключевых полях обеих таблиц не повторяются, обеспечивается взаимно - однозначное соответствие записей из этих таблиц. Сами таблицы, по сути, здесь становятся равноправными. На практике такая связь используется сравнительно редко, так как хранимую в двух таблицах информацию легко объединить в одну таблицу, которая занимает гораздо меньше места в памяти ЭВМ. Возможны случаи, когда удобнее иметь не одну, а две и более таблицы. Причинами этого может быть необходимость ускорить обработку, повысить удобство работы нескольких пользователей с общей информацией, обеспечить более высокую степень защиты информации и т.д.

Связь вида 1: М

Эта связь имеет место в случае, когда одной записи основной таблицы соответствует несколько записей вспомогательной таблицы.

Связь вида М: 1

Эта связь имеет место в случае, когда одной или нескольким записям основной таблицы ставится в соответствие одна запись дополнительной таблицы.

Связь вида М: М

Самый общий вид связи М: М возникает в случаях, когда нескольким записям основной таблицы соответствует несколько записей дополнительной таблицы.

В моей работе связь между сущностями в большинстве случаев определяются как связи вида 1: М, так как имеется главная сущность магазин и четыре дополнительных. Исходя из того, что один клиент может иметь несколько телефонов следует выбор этого вида связи и т.д.

Каждая связь характеризуется именем, обязательностью, типом и степенью. Различают факультативные и обязательные связи. Если вновь порождённый объект одного типа оказывается по необходимости связанным с объектом другого типа, то между этими типами объектов существует обязательная связь (обозначается двойной линией). Иначе связь является факультативной.

По типу различают множественные связи "один к одному" (1:

1), "один ко многим" (1: n) и "многие ко многим" (m: n). ER-диаграмма, содержащая различные типы связей, приведена на рисунке 1. Обратите внимание, что обязательные связи на рисунке 1 выделены двойной линией.

ER-диаграмма с примерами типов множественных связей

Степень связи определяется количеством сущностей, которые охвачены данной связью. Пример бинарной связи - связь между инструментами и станками, которые на нём используются. Примером тернарной связи является связь типа экзамен между сущностями ДИСЦИПЛИНА, СТУДЕНТ, ПРЕПОДАВАТЕЛЬ. Из последнего примера видно, что связь также может иметь атрибуты (в данном случае это Дата проведения и Оценка). Пример ER-диаграммы с указанием сущностей, их атрибутов и связей приведен на рисунке 2.

Пример ER-диаграммы с однозначными и многозначными атрибутами

Определение требований к операционной обстановке.

На этом этапе производится оценка требований к вычислительным ресурсам, необходимым для функционирования системы, определение типа и конфигурации формы организации ИО (архитектура компьютерной сети, ее программные и аппаратные средства, типы СУБД и средства извлечения, формализации, хранения и использования знаний в интересах СУ и др.)

Объём и виды вычислительных ресурсов зависят от предполагаемого объёма проектируемой базы данных, знаний и от интенсивности, режимов их использования (реальном, отложенном).

Если СОДиЗ будут работать в многопользовательском режиме, то требуется подключение её к сети и наличие соответствующей многозадачной операционной системы. Так для реального режима использования ИО главным требованиям к быстродействию средств вычислительной техники (ВТ) является их быстродействие.

Выбор СУБД и других программных средств

Выбор СОДиЗ является одним из важнейших моментов в разработке проекта ИО, так как он принципиальным образом влияет на весь процесс управление объектом. Теоретически при выборе СОДиЗ нужно принимать во внимание десятки факторов. Но практически разработчики руководствуются лишь собственной интуицией и несколькими наиболее важными критериями, к которым, в частности, относятся:

1) тип модели данных, знаний которые поддерживает существующие СУБД и методы управления знаниями, их адекватность потребностям рассматриваемой предметной области;

2) характеристики производительности системы;

3) запас функциональных возможностей для дальнейшего развития СОДиЗ;

4) степень оснащённости системы инструментарием для персонала администрирования данными;

5) удобство и надежность СОДиЗ в эксплуатации;

6) стоимость СОДиЗ и дополнительного программного обеспечения.

Часть 2. Проектирование СОДиЗ

Проектирование БД

Логическое проектирование БД

На этапе логического проектирования разрабатывается логическая структура БД, соответствующая логической модели ПО. Решение этой задачи существенно зависит от модели данных, поддерживаемой выбранной СУБД.

Результатом выполнения этого этапа являются схемы БД концептуального и внешнего уровней архитектуры, составленные на языках определения данных (DDL - Data Definition Language), поддерживаемых данной СУБД.

Физическое проектирование БД

Этап физического проектирования заключается в увязке логической структуры БД и физической среды хранения с целью наиболее эффективного размещения данных, т.е. отображении логической структуры БД в структуру хранения. Решается вопрос размещения хранимых данных в пространстве памяти, выбора эффективных методов доступа к различным компонентам "физической" БД. Результаты этого этапа документируются в форме схемы хранения на языке определения данных (DDL). Принятые на этом этапе решения оказывают определяющее влияние на производительность системы.

Одной из важнейших составляющих проекта базы данных является разработка средств защиты БД. Защита данных имеет два аспекта: защита от сбоев и защита от несанкционированного доступа. Для защиты от сбоев разрабатывается стратегия резервного копирования. Для защиты от несанкционированного доступа каждому пользователю доступ к данным предоставляется только в соответствии с его правами доступа.

4. Проектирование бд в среде Microsoft Access

4.1 Основные сведения о выбранной СУБД