Преимущество моделирования программного обеспечения на основе баз данных

Размещено на http://www.allbest.ru/

Преимущество моделирования программного обеспечения на основе баз данных

Старцев А.В. - д.т.н., ВащенкоВ.Н. - магистрант

Не многие области науки могут похвастаться таким бурным развитием, какое претерпели за свою сравнительно недолгую историю существования электронно-вычислительная техника и шагающие с ней рука об руку языки программирования.

ДЕРЕКТЕР ?ОРЫ НЕГІЗІНДЕ БА?ДАРЛАМАЛЫ? ?АМСЫЗДАНДЫРУ ЕТУДІ ?ЛГІЛЕУДЕГІ АРТЫ?ШЫЛЫ?ТАР

А?датпа

?зіні? аз уа?ытта?ы ?рекет кезінде электронды-есептеу техникасы ж?не ба?дарламалау тілі к?пті бастан кешкенді, ?ылымны? к?п салалары м?ндай екпінді дамуымен ма?тана алады.

THE ADVANTAGE OF MODELLING OF SOFTWARE BASED ON DATABASES

Annotation

Not many areas of science can boast of such a rapid development, which evolved overin its relatively short history a computing appliances and programming languages.

Начиная с середины 1980-х годов всеобщее распространение персональных компьютеров и информационных сетей - вначале в компаниях, затем среди специалистов и в домашних хозяйствах - позволило не только автоматизировать, сколько информатизировать рабочие места руководителей; при этом компьютеризация охватила все сферы офисной деятельности. Информационные технологии изменили сам подход к работе, расширив возможности людей работать как индивидуально, так и коллективно. В первое время многие компании рассматривали внутреннюю перестройку на базе использования информационных сетей как возможность снизить издержки производства, что было актуальным в период экономического спада начала 1990-х годов. Но скоро стало ясно, что таким образом можно повысить рыночную привлекательность товаров и услуг, например, путем сокращения времени разработки новых продуктов или улучшения работы сервисных подразделений. При этом конечной целью оказывается создание добавленной стоимости и обеспечение экономического роста, а не уменьшение занятости. Необходимость поддержания конкурентоспособности - главная причина осуществления внутренней перестройки компаний на базе использования информационных технологий.

Не многие области науки могут похвастаться таким бурным развитием, какое претерпели за свою сравнительно недолгую историю существования электронно-вычислительная техника и шагающие с ней рука об руку языки программирования.

Сегодня информационные технологии могут внести решающий вклад в укрепление взаимосвязи между ростом производительности труда, объемами производства, инвестиций и занятости. Новые виды услуг, распространяющиеся по сетям, в состоянии создать немало рабочих мест, что подтверждает практика последних лет.

Одно из направлений информационных технологий, является программное обеспечение в основе которых лежит какая либо база данных.

Основой для учета, контроля и планирования служат всевозможные картотеки, регистрационные журналы, списки и т.д. Они постепенно накапливаются и обновляются. При большом объеме информации поиск и обобщение необходимых сведений, осуществляемых вручную, представляют собой довольно трудоемкий процесс. Поэтому и возникла необходимость создания баз данных.

Без баз данных сегодня невозможно представить работу большинства финансовых, промышленных, торговых и прочих организаций. Они позволяют структурировать, хранить и извлекать информацию оптимальным для пользователя способом.

С точки зрения пользователя, база данных -- это программа, которая обеспечивает работу с информацией. При запуске такой программы на экране, как правило, появляется таблица, просматривая которую пользователь может найти интересующие его сведения. Если система позволяет, то он может внести изменения в базу данных: добавить новую информацию или удалить ненужную.

С точки зрения программиста, база данных -- это набор файлов, содержащих информацию. Разрабатывая базу данных для пользователя, программист создает программу, которая обеспечивает работу с файлами данных.

База данных -- это набор однородной, как правило, упорядоченной по некоторому критерию, информации. База данных может быть представлена в "бумажном" или в компьютерном виде. Типичным примером "бумажной" базы данных является каталог библиотеки -- набор бумажных карточек, содержащих информацию о книгах. Информация в этой базе однородная (содержит сведения только о книгах) и упорядоченная (карточки расставлены, например, в соответствии с алфавитным порядком фамилий авторов). Другими примерами "бумажной" базы данных являются телефонный справочник и расписание движения поездов.

База данных - совокупность специальных обработанных и организованных данных, хранимых в памяти вычислительной системы и отображающих состояние объектов и их взаимосвязей в некоторой предметной области (ПО). Задача базы данных состоит в хранении всех представляющих интерес данных в одном или нескольких местах, причем таким способом, который заведомо исключает ненужную избыточность. Создание баз данных преследует две основные цели: понизить избыточность данных и повысить их надежность. В настоящее время существует достаточно большое количество программных систем, позволяющих создавать и использовать локальные (dBASE, FoxPro, Access, Paradox) и удаленные (Interbase, Oracle, Sysbase, Infomix, Microsoft SQL Server, 1:С) базы данных.

Каждая система управления базами данных (СУБД), в зависимости от ее предназначения имеет дело с той или иной предметной областью. Выявление предметной области является необходимым этапом при разработке любой СУБД. Именно на этом этапе выявляются информационные потребности всей совокупности пользователей будущей системы.

Основные функции СУБД - это описание структуры базы данных, обработка данных и управление данными.

Компьютерная база данных представляет собой файл (или набор связанных файлов), содержащий информацию. Сопровождающие понятия: Банк данных (Система баз данных - СБД) - разновидность ИС, в которой реализованы функции централизованного хранения и накопления обрабатываемой информации, организованной в одну или несколько баз данных (БД).

Компоненты СБД: база (несколько баз) данных, СУБД, словарь данных, администратор, вычислительная система, обслуживающий персонал.

Логическую структуру хранимых в базе данных называют моделью представления данных. К основным моделям данных относятся: иерархическая, сетевая, реляционная, постреляционная, многомерная и объектно-ориентированная. До появления СУБД все данные, которые содержались в компьютерной системе постоянно, хранились в виде отдельных файлов. Система управления файлами, которая обычно является частью операционной системы компьютера, следила за именами файлов и местами их расположения. В системах управления файлами модели данных, как правило, не использовались; эти системы ничего не знали о внутреннем содержимом файлов. Для такой системы файл, содержащий документ текстового процессора, ничем не отличается от файла, содержащего данные о начисленной зарплате.

Знание о содержимом файла - какие данные в нём хранятся и какова их структура - было уделом прикладных программ, использующих этот файл. В приложении для начисления зарплаты каждая из программ, обрабатывающих файл с информацией о служащих, содержит в себе описание структуры данных (ОСД), хранящихся в этом файле. Когда структура данных изменялась - например, в случае добавления нового элемента данных для каждого служащего, - необходимо было модифицировать каждую из программ, обращавшихся к файлу. Со временем количество файлов и программ росло, и на сопровождение существующих приложений приходилось затрачивать всё больше и больше усилий, что замедляло разработку новых приложений.

Проблемы сопровождения больших систем, основанных на файлах, привели в конце 60-х годов к появлению СУБД. В основе СУБД лежала простая идея: изъять из программ определение структуры содержимого файла и хранить её вместе с данными в базе данных.

Иерархические СУБД. Одной из наиболее важных сфер применения первых СУБД было планирование производства для компаний, занимающихся выпуском продукции. Например, если автомобильная компания хотела выпустить 10000 машин одной модели и 5000 машин другой модели, ей необходимо было знать, сколько деталей следует заказать у своих поставщиков. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо определить, из каких деталей состоят эти части и т.д. Например, машина состоит из двигателя, корпуса и ходовой части; двигатель состоит из клапанов, цилиндров, свеч и т.д. Работа со списками составных частей была как будто специально предназначена для компьютеров.

Список составных частей изделия по своей природе является иерархической структурой. Для хранения данных, имеющих такую структуру, была разработана иерархическая модель данных.

Одной из наиболее популярных иерархических СУБД была Information Management System (IMS) компании IBM, появившаяся в 1968 году. Ниже перечислены преимущества IMS и реализованной в ней иерархической модели.

Простота модели. Принцип построения IMS был легок для понимания. Иерархия базы данных напоминала структуру компании или генеалогическое дерево.

Использование отношений предок/потомок. СУБД IMS позволяла легко представлять отношения предок/потомок, например: "А является частью В" или "А владеет В".

Быстродействие. В СУБД IMS отношения предок/потомок были реализованы в виде физических указателей из одной записи на другую, вследствие чего перемещение по базе данных происходило быстро. Поскольку структура данных в этой СУБД отличалась простотой, IMS могла размещать записи предков и потомков на диске рядом друг с другом, что позволяло свести к минимуму количество операций записи-чтения.

СУБД IMS все ещё является одной из наиболее распространённых СУБД для больших ЭВМ компании IBM. Доля мэйнфреймов этой компании, на которых используется данная СУБД, превышает 25%.

Структура данных. База данных с иерархической моделью данных строится из упорядоченного набора экземпляров структуры типа «дерево». Тип дерева состоит из одного «корневого» типа записи и упорядоченного набора из нуля или более типов поддеревьев (каждое из которых является некоторым типом дерева). Тип дерева в целом представляет собой иерархически организованный набор типов записи.

Сетевые базы данных. Если структура данных оказывалась сложнее, чем обычная иерархия, простота структуры иерархической базы данных становилась её недостатком. Например, в базе данных для хранения заказов один заказ мог участвовать в трёх различных отношениях предок/потомок, связывающих заказ с клиентом, разместившим его, со служащим, принявшим его, и с заказанным товаром. Такие структуры данных не соответствовали строгой иерархии IMS.

Рисунок 1. - Реляционная организация данных

В связи с этим для таких приложений, как обработка заказов, была разработана новая сетевая модель данных. Она являлась улучшенной иерархической моделью, в которой одна запись могла участвовать в нескольких отношениях предок/потомок. В сетевой модели такие отношения назывались множествами. В 1971 году на конференции по языкам систем данных был опубликован официальный стандарт сетевых баз данных, который известен как модель CODASYL. Компания IBM не стала разрабатывать собственную сетевую СУБД и вместо этого продолжала наращивать возможность IMS. Но в 70-х годах независимые производители программного обеспечения реализовали сетевую модель в таких продуктах, как IDMS компании Cullinet, Total компании Cincom и СУБД Adabas, которые приобрели большую популярность.

Сетевые базы данных обладали рядом преимуществ:

Гибкость. Множественные отношения предок/потомок позволяли сетевой базе данных хранить данные, структура которых была сложнее простой иерархии.

Стандартизация. Появление стандарта CODASYL популярность сетевой модели, а такие поставщики мини-компьютеров, как Digital Equipment Corporation и Data General, реализовали сетевые СУБД.

Быстродействие. Вопреки своей большой сложности, сетевые базы данных достигали быстродействия, сравнимого с быстродействием иерархических баз данных. Множества были представлены указателями на физические записи данных, и в некоторых системах администратор мог задать кластеризацию данных на основе множества отношений.

Конечно, у сетевых баз данных были недостатки. Как и иерархические базы данных, сетевые базе данных были очень жесткими. Наборы отношений и структуру записей приходилось задавать наперёд. Изменение структуры базы данных обычно означало перестройку всей базы данных.

Как иерархическая, так и сетевая база данных были инструментами программистов. Чтобы получить ответ на вопрос, "Какой товар наиболее часто заказывает компания Acme Manufacturing?", программисту приходилось писать программу для навигации по базе данных. Реализация пользовательских запросов часто затягивалась на недели и месяцы, и к моменту появления программы информация, которую она предоставляла, часто оказывалась бесполезной.

Реляционная модель данных. Недостатки иерархической и сетевой моделей привели к появлению новой, реляционной модели данных, созданной Коддом в 1970 году и вызвавшей всеобщий интерес. Реляционная модель была попыткой упростить структуру базы данных. В ней отсутствовали явные указатели на предков и потомков, а все данные были представлены в виде простых таблиц, разбитых на строки и столбцы.

Рисунок 2. - Сетевая организация данных

К сожалению, практическое определение понятия "реляционная база данных" оказалось гораздо более расплывчатым, чем точное математическое определение, данное этому термину Т. Коддом в 1970 году. В первых реляционных СУБД не были реализованы некоторые из ключевых частей модели Кодда, и этот пробел был восполнен только впоследствии. По мере роста популярности реляционной концепции реляционными стали называться многие базы данных, которые на деле таковыми не являлись.

В ответ на неправильное использование термина "реляционный" Кодд в 1985 году написал статью, где сформулировал 12 правил, которым должна удовлетворять любая база данных, претендующая на звание реляционной. С тех пор двенадцать правил Кодда считаются определением реляционной СУБД. Однако можно сформулировать и более простое определение:

Реляционной называется база данных, в которой все данные, доступные пользователю, организованны в виде таблиц, а все операции над данными сводятся к операциям над этими таблицами.

Приведенное определение не оставляет места встроенным указателям, имеющимся в иерархических и сетевых СУБД. Несмотря на это, реляционная СУБД также способна реализовать отношения предок/потомок, однако эти отношения представлены исключительно значениями данных, содержащихся в таблицах.

Рисунок 3. - Схема данных в реляционных таблицах

Наиболее известными программными продуктами на основе базы данных являются такие программы как:

1. Программные продукты фирмы 1:С (1:С Предприятие, 1:С Торговля и склад и т.д.);

2. Программы для сметного расчета на строительство (SANA-2001, АВС-4PC);

3. Программа "БД Закон" и т.д.;

Рассмотрим уже существующие базу данных без которой трудно представить любой офис, организацию, предприятие, торговлю и т.д.в Казахстане - это "1:С Предприятие". Модель данных в этой программе представлен иерархическим способом.

Данные, которые определяют логику функционирования системы на базе 1С:Предприятия, относятся к информационной базе. Хранение информационной базы осуществляется в базе данных с виде набора таблиц, для чего 1С:Предприятие может использовать одну из четырех систем управления базами данных (СУБД):

*Встроеннуюв 1С:Предприятие (файловый вариант информационной базы). В этом случае все данные информационной базы хранятся в файле с именем 1Cv8.1CD. Этот файл имеет двоичный формат и по сути является базой данных для встроенной в 1С:Предприятие СУБД.

*Microsoft SQL Server (клиент-серверный вариант информационной базы). Все данные информационной базы хранятся в базе данных Microsoft SQL Server.

*PostgreSQL (клиент-серверный вариант информационной базы). Все данные информационной базы хранятся в базе данных PostgreSQL.

*IBM DB2 (клиент-серверный вариант информационной базы). Все данные информационной базы хранятся в базе данных IBM DB2.На уровне объектов базы данных (таблиц, полей, индексов и т. п.) как файловый так и клиент-серверный вариант информационной базы имеют сходный формат (отличающийся несущественными деталями). Некоторая информация об этом формате содержится ниже. Вся информационная база представляется в базе данных в виде набора таблиц.

Количество этих таблиц зависит от функциональности конфигурации и может быть достаточно большим. В штатном режиме 1С:Предприятие не выполняет проверку их наличия, а также целостности и непротиворечивости содержащихся в них данных. Поэтому важно, чтобы база данных, в которой размещена информационная база 1С:Предприятия, была защищена от несанкционированного доступа и ее модификация выполнялась только средствами 1С:Предприятия.

1С:Предприятия обеспечивает операции исполнения запросов, описания структур данных и манипулирования данными, транслируя их в соответствующие команды.

Это могут быть команды системы управления базами данных, в случае клиент-серверного варианта работы, или команды собственного движка базы данных для файлового варианта.

Иными словами, разработчик одинаковым образом определяет поля базы данных и переменные встроенного языка и одинаковым образом работает с ними.

Обычно, при создании бизнес-приложений с использованием универсальных сред разработки, используются отдельно поставляемые системы управления базами данных.

А это значит, что разработчику приходится постоянно заботиться о преобразованиях между типами данных, поддерживаемыми той или иной системы управления базами данных, и типами, поддерживаемыми языком программирования. Например, используя объектную технику, можно манипулировать данными справочников, документов, планов видов характеристик, планов счетов и т.д. Характерной особенностью объектного манипулирования данными является то, что на каждый объект, как совокупность данных, существует уникальная ссылка, позволяющая однозначно идентифицировать этот объект в базе данных.

В этом случае разработчик получает доступ к данным сразу нескольких объектов, что очень удобно для анализа больших объемов данных, например, при создании отчетов.

Однако в силу того, что данные, выбираемые таким способом, содержат не все, а лишь некоторые реквизиты анализируемых объектов, табличный способ доступа не позволяет изменять эти данные.

При моделировании программного обеспечения на основе баз данных сократился объем выполняемой работы, а вместе с этим улучшилось качество, сократилось количество ошибок, увеличилась мобильность, исчезла необходимость многократного ввода повторяющихся данных, появилась возможность более быстро составить все необходимые документы в нужной форме.

база данные файл разработка

Литература

1. Кузнецов С.Д. “Основы современных баз данных”, 1999 г.

2. Мейер М. “Теория реляционных баз данных”, 1996 г.

3. К.Дж.Дейт «Введение в системы баз данных» 1998 г.

Размещено на Allbest.ru