СОДЕРЖАНИЕ
1. Базы данных: основные понятия и определения. Требования, предъявляемые к базам данных 3
2. Выбор хранимых данных 6
3. Реляционная модель данных 8
4. Реляционная алгебра 10
5. Методология проектирования баз данных. Основные задачи проектирования баз данных 14
6. Основные этапы проектирования баз данных 16
7. Концептуальное (инфологическое) проектирование БД 16
8. Логическое (даталогическое) проектирование БД 16
9. Принципы и средства структурного подхода к разработке ПО 17
10. Методология структурного анализа и проектирования SADT 18
11. Диаграммы потоков данных: внешние сущности, системы и подсистемы, процессы, хранилища данных, потоки данных. Нотация Гейна – Сарсона 18
12. Сравнительный анализ SADT-моделей и диаграмм потоков данных 19
13. Функциональные модели, используемые на стадии проектирования 20
14. Методология моделирования IDEF3: составные элементы, объекты ссылок, перекрестки. 20
15. Подходы к моделированию в базах данных 20
16. Анализ предметной области. Описание объектов и их свойств. Связи между элементами моделей данных. Описание сложных объектов 21
17. Проблема целостности базы данных 22
18. Даталогическое проектирование. Нотация Питера Чена. Нотация IDEF 1х 22
19. Проектирование реляционных баз данных на основе принципов нормализации. Правила технической нормализации 28
20. Алгоритм процесса нормализации схем отношений 28
21. Нормализация. Функциональная зависимость. Первая, вторая, нормальные формы 29
22. Нормализация. Функциональная зависимость. Третья нормальная форма 32
23. Нормализация. Функциональная зависимость. Нормальная форма Бойса – Кодда 34
24. Разработка реляционных баз данных на основе принципов нормализации 35
25. Основные аксиомы Армстронга. Замыкание 38
26. Нормальные формы высших порядков 38
27. Методологии проектирования 39
28. Инфологическое моделирование данных: модель «сущность-связь» 41
29. Принципы поддержки целостности в реляционной модели данных 42
30. Моделирование данных. Метод Баркера 43
31. Моделирование данных. Метод IDEF1X 45
32. CASE-средство для концептуального моделирования данных на стадии формирования требований к ИС – Silverrun 49
33. Нормализация. Функциональная зависимость. Первая, вторая, третья нормальные формы. Нормальная форма Бойса – Кодда 52
34. Инструментальные средства моделирования. Проектирование баз данных с использованием СА ERWin Data Modeler (ERWin) 52
35. Алгоритм перехода от ER – модели к реляционной схеме данных 53
36. Основные принципы объектно-ориентированного моделирования 54
37. Сущность методологии объектно-ориентированного анализа и проектирования 54
38. Язык объектного моделирования UML. Виды диаграмм UML. Последовательность построения диаграмм 55
Поведенческие диаграммы UML 57
39. Модель прецедентов (вариантов использования, use-cases) 58
40. Моделирование статической структуры системы с помощью диаграммы классов: стереотипы классов 58
41. Моделирование статической структуры системы с помощью диаграммы классов: механизм пакетов 59
42. Моделирование статической структуры системы с помощью диаграммы классов: атрибуты 60
43. Моделирование статической структуры системы с помощью диаграммы классов: основные и вспомогательные операции 61
44. Моделирование статической структуры системы с помощью диаграммы классов: типы связей 62
45. Инкапсуляция, наследование, полиморфизм 64
46. Моделирование поведения системы 64
47. Использование диаграммы последовательностей для упорядочивания сообщений во времени 66
48. Использование диаграммы кооперации для описания структурной организации объектов 67
49. Моделирование физических аспектов функционирования системы с помощью диаграмм развертывания 68
50. Особенности построения физической модели базы данных 70
51. Ограничения ссылочной целостности 70
52. Моделирование процессов обработки данных 71
53. Индексирование 71
54. Методы совместного доступа к базам данных 72
55. Транзакции и блокировки 72
56. Типы параллелизма 73
57. Свойства транзакций. Способы завершения транзакций 73
58. Проблемы параллельного выполнения транзакций 74
59. Методы сериализации транзакций. Механизм блокировок. Типы конфликтов 75
60. Правила совместимости захватов. Проблема тупиковых ситуаций и ее решение 76
61. Уровни изолированности пользователей 76
62. Гранулированные синхронизационные захваты 76
63. Метод временных меток 77
64. Предикатные синхронизационные захваты 77
Базы данных: основные понятия и определения. Требования, предъявляемые к базам данных
Система баз данных – это компьютерная система хранения записей, т.е. компьютеризированная система, основное назначение которой – хранить информацию, предоставляя пользователем средства ее извлечения и модификации.
Упрощенная схема систем баз данных состоит из 4-х главных компонентов: данные, аппаратное обеспечение, программное обеспечение и пользователи.
База данных - поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области, организованных по определенным правилам. При этом данные должны быть непротиворечивы, минимально избыточны и целостны.
Обычно БД создается для хранения и доступа к данным, содержащим сведения о некоторой предметной области. Всякая БД должна представлять собой систему данных о предметной области.
Система управления базами данных (СУБД) — это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.
Основные свойства БД:
высокое быстродействие (малое время отклика на запрос);
простота обновления данных;
независимость данных;
совместное использование данных многими пользователями;
безопасность данных - защита данных от преднамеренного или непреднамеренного нарушения секретности, искажения или разрушения;
стандартизация построения и эксплуатации БД (фактически СУБД);
адекватность отображения данных соответствующей предметной области;
дружелюбный интерфейс пользователя.
База знаний - организованная по особым принципам совокупность знаний, относящихся к какой-либо предметной области. База знаний отличается от базы данных тем, что если единицы информации в базе данных представляют собой не связанные друг с другом сведения, формулы, теоремы, аксиомы, то в базе знаний те же элементы уже связаны как между собой, так и с понятиями внешнего мира определенными отношениями и сами содержат в себе эти отношения.
Виды баз данных
По технологии обработки данных базы данных подразделяются на централизованные и распределенные.
Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы. Если эта вычислительная система является компонентом сети ЭВМ, возможен распределенный доступ к такой базе. Такой способ использования баз данных часто применяют в локальных сетях.
Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД).
По способу доступа к данным базы данных разделяются на базы данных с локальным доступом и базы данных с удаленным (сетевым доступом).
Системы централизованных баз данных с сетевым доступом предполагают различные архитектуры подобных систем: файл-сервер; клиент-сервер.
Файл-сервер. Архитектура систем БД с сетевым доступом предполагает выделение одной из машин сети в качестве центральной (сервер файлов). На такой машине хранится совместно используемая централизованная БД. Все другие машины сети выполняют функции рабочих станций, с помощью которых поддерживается доступ пользовательской системы к централизованной базе данных. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где в основном и производится обработка. При большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность информационной системы падает. Пользователи могут создавать также на рабочих станциях локальные БД, которые используются ими монопольно.
На файл-сервере хранится совместно используемая централизованная БД.
На рабочих станциях производится обработка файлов БД.
Производительность информационной системы зависит от интенсивности доступа к данным.
Клиент-сервер. В этой концепции подразумевается, что помимо хранения централизованной базы данных центральная машина (сервер базы данных) должна обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Запрос на данные, выдаваемый клиентом (рабочей станцией), порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные (но не файлы) транспортируются по сети от сервера к клиенту. Спецификой архитектуры клиент-сервер является использование языка запросов SQL.
На сервере базы данных хранится совместно используемая централизованная БД и выполняется основной объем обработки данных.
Производительность информационной системы зависит от характеристик сервера.
Требования к проекту БД:
Корректность схемы БД.
Обеспечение ограничений на ресурсы вычислительной системы.
Эффективность функционирования.
Защита данных.
Гибкость.
Простота и удобство эксплуатации.
Преимущества централизованного управления данными:
сокращение избыточности хранимых данных благодаря однократному хранению каждого сообщения в базе данных;
совместное использование хранимых данных всеми пользователями ИС;
стандартизация представления данных, упрощающая проблемы эксплуатации БД и обмена данными между ИС;
обеспечение процедур проверки достоверности информации и процедур ограничения доступа к данным;
совмещение требований к использованию БД со стороны различных пользователей ИС.