Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЭУМКД_БД_1.doc
Скачиваний:
15
Добавлен:
23.09.2019
Размер:
4.19 Mб
Скачать

3.5.2. Показатели качества бд

Ниже будут приведены и рассмотрены показатели качества БД на основе:

  • ГОСТ 20886-85 – Организация данных в системах обработки данных.

  • ГОСТ 28195-99 – Оценка качества программных средств. Общие положения.

  • ГОСТ ИСО/МЭК 9126-99 – Оценка программной продукции. Характеристики качества и руководства по их применению.

Номенклатура показателей качества и метрик БД ИС

Наименование характеристики

Наименование подхарактеристики

Метрика

Признак

Метод

Оценка

1

2

3

4

5

1 Показатели функциональной пригодности БД ИС

1.1 Полнота реализации

1.1.1 Полнота концептуальной модели

1.1.1.1 Степень соответствия состава объектов БД и взаимосвязей между ними информационным потребностям пользователя.

экспертн.

0-1

1.1.1.2 Соответствие категориям пользователей

экспертн.

0-1

1.1.2 Прослеживаемость

Коэффициент прослеживаемости

расчетный

Кpr=Nre/Nse,~0-1

где: Nre-число элементов (объектов, атрибутов) реализованных в БД ИС; Nse-число элементов БД ИС определенных на этапе анализа предметной области

1.2 Корректность

Корректность логической структуры БД ИС

Степень отображения в БД ИС элементов логической структуры, определенных в спецификации проекта

расчетный

Кkr=Nre/Nsp,~0-1

где: Nre-число элементов (объектов, атрибутов) реализованных в БД ИС; Nsp-число элементов БД ИС определенных в спецификации проекта

1.3 Способность БД ИС в реконструктиризации

Возможность изменения

1.3.1 Возможность изменения структуры БД.

экспертн.

0-1

1.3.2 Возможность изменения структуры БД ИС

экспертн.

0-1

2 Показатели надежности БД ИС.

2.1 Работоспособность

Восстанавливаемость

2.1.1 Степень децентрализованного размещения БД ИС на внешних носителях.

экспертн.

0-1

2.1.2 Оценка по среднему времени восстановления

расчетный

О =

О~0-1

где: Твд – допустимое время восстановления готовности;

Тв= среднее время восстановления; Тi – время восстановления после i-го отказа;

N – число восстановлений

2.2 Безопасность

2.2.1 Целостность данных

Исследование способов сохранения целостности.

экспертн.

0-1

2.2.2 Защищенность данных

Наличие средств установления уровней доступа для отдельных пользователей и задач.

экспертн.

0-1

2.2.3 Согласованность

Наличие средств блокировки данных

экспертн.

0-1

3 Показатели удобства использования БД ИС

3.1 Легкость освоения

3.1.1 Документированность

3.1.1.1 Наличие документации на БД ИС в соответствии с ГОСТ

расчетный

D=Ngf/Nf,~ 0-1,

где: Nf- число требуемых документов для оценки качества БД ИС в соответствии с ГОСТ ; Ngf-число представленных документов

3.1.1.2 Отсутствие ошибок в документации

экспертн.

0-1

3.1.1.3 Удобства использования документации на БД ИС

экспертн.

0-1

3.1.2 Обучаемость

3.1.2.1 Трудоемкость освоения БД ИС пользователем.

экспертн.

0-1

3.1.2.2 Наличие средств обучения при эксплуатации БД ИС

экспертн.

0-1

3.2 Удобство эксплуатации (простота)

3.2.1 Управляемость

Степень влияния логической структуры БД на сложность ее ведения.

экспертн.

0-1

3.2.2 Коммуникативность

Степень влияния логической структуры БД ИС на сложность формирования запросов

экспертн.

0-1

4 Показатели эффективности БД ИС

4.1 Временная эффективность

4.1.1 Скорость обработки

4.1.1.1 Время реализации

расчетный

R=

R~0-1

где: Те – время начала ответа;

Tb – время конца ввода запроса;

Tmax – максимально допустимое время реакции

4.1.1.2 Оборотное время

расчетный

W=

W~0-1

где: Тf – время получения;

Tb – время конца ввода запроса;

Tmax – максимально допустимое оборотное время

4.1.1.3 Время на генерацию отчета

расчетный

G=

G~0-1,

где: То – время конца формирования документа;

Tb – время конца ввода запроса; Tmax – максимально допустимое время на генерацию отчета

4.1.2 Производительность

4.1.2.1 Пропускная способность

расчетный

P=Nt/(Nmax*T),

где: Nt – количество выполняемых транзакций;

Nmax – необходимое количество транзакций;

Т – длина интервала времени выполнения транзакции

4.1.2.2 Интегральный показатель производительности

расчетный

,

где: Wi – относительная частота появления запросов i-го типа;

Ti – среднее время обслуживания запроса i-го типа;

N – количество типов запросов

4.1.2.3 Информационная производительность

расчетный

Ip=I/T, где: - среднее количество выходной информации;

Рl – вероятность запроса l-го информационного элемента;

L – общее число информационных элементов;

, где:

Тl – время доступа к записи с l-м информационным элементом

4.2 Ресурсоемкость

Занятость ресурсов

Используемость внешней памяти

расчетный

Rv=Vs/Vmax,

где: Vs – текущий объем внешней памяти;

Vmax – максимально отведенный под БД ИС объем внешней памяти

4.3 Эффективность транзакций

4.3.1 Качество транзакций

4.3.1.1 Степень загруженности запроса пользователя

расчетный

,

где: m – число массивов БД; Ni – число обрабатываемых элементов в i-том массиве;

М – общее число элементов БД ИС

4.3.1.2 Степень функциональной сложности запроса пользователя

экспертн.

0-1

4.3.1.3 Относительное число транзакций, использующих группы данных монопольно

расчетный

Q = 1-Npm/Np,

где: Npm – число транзакций, использующих группы данных монопольно;

Np – общее число транзакций

4.3.1.4 Степень функциональной специализации транзакций

расчетный

Sf=Ntf/Nt,

где: Ntf – число функционально специализированных транзакций;

Nt – общее число транзакций

5 Показатели сопровождаемости БД ИС

5.1 Структурность

5.1.1 Структурная сложность

5.1.1.1 Доступность вершины графа БД ИС

расчетный

D= ,

где: А(Мi) - доступность i-той вершины, смежной с определяемой вершиной;

С(Мi) – общее число вершин, достижимых из определяемой вершины

5.1.1.2 Сложность уровня графа БД ИС

расчетный

Su=E-T,

где: Е – число ребер между точкой вызова и i-м уровнем; Т – число вершин между самым верхним и i-м уровнем

5.1.1.3 Ясность уровня графа БД ИС

расчетный

U=1-T/E.

5.1.1.4 Сложность иерархии уровней графа БД ИС

расчетный

Si=Тобщ/N,

где: Тобщ – общее число вершин графа;

N – максимальное число уровней

5.1.1.5 Структурная сложность графа БД ИС

расчетный

С=Еобщ/Тобщ,

где: Еобщ – общее число ребер графа

5.1.1.6 Достижимость графа БД ИС

расчетный

,

где: М – число вершин в графе;

Npi – число маршрутов, пересекающих i-тую вершину

5.1.1.7 Средняя достижимость графа БД ИС

расчетный

Dср – D/M,

где: D – достижимость графа БД; М – общее число вершин графа

5.1.1.8 Длина максимального маршрута графа БД ИС

расчетный

Lmax=max(Li), i=1, N,

где: Li – длина i-того маршрута; N – число маршрутов графа

5.1.1.9 Длина минимального маршрута графа

расчетный

Lmin=min (Li), i=1, N

5.1.1.10 Средняя длина маршрута графа БД ИС

расчетный

.

5.1.1.11 Цикломатическое число графа БД ИС

расчетный

Cg=E-N+2*P, где: Е – число ребер графа; N – число вершин графа; P – число связанных компонентов графа

5.2 Простота конструкции

5.2.1 Показатели Холстеда для языка обработки данных (ЯОД)

5.2.1.1 Размер словаря

расчетный

Rs=N1+N2, где: N1 – количество операторов различных типов, встречающихся в данной реализации; N2 - количество операндов различных типов, встретившихся в данной реализации

5.2.1.2 Наблюдаемая длина реализации

расчетный

N=N3+N4,

где: N3 – количество операторов, встречающихся в данной реализации;

N4 – количество операндов, встречающихся в данной реализации

5.2.1.3 Вычисленная длина реализации

расчетный

DL = N1*log2N1 + N2*log2N2

5.2.1.4 Объем операторов определения данных на ЯОД

расчетный

VD = N*log2Rs

5.2.1.5 Уровень модуля операторов данных на ЯОД

расчетный

UD=(2*N2)/(N1*N3)

5.2.1.6 Сложность модуля операторов определения данных на ЯОД

расчетный

SD=VD/UD

5.3 Наглядность

5.3.1 Комментируемость схемы БД ИС

Коэффициент комментируемости модулей ЯОД

расчетный

К=N/Rя,

где: N – число комментариев в модуле;

Rя – число операторов в модуле

5.3.2 Оформление ЯОД

Мнемоническая совместимость элементов логической схемы БД ИС и соответствующих им объектов предметной области

экспертн.

0-1

6 Показатели адаптированности БД ИС

6.1 Гибкость

Гибкость структуры данных

6.1.1 Отсутствие синонимов среди атрибутов БД ИС

экспертн.

0-1

6.1.2 Отсутствие омонимов среди атрибутов БД ИС

экспертн.

0-1

6.1.3 Избыточность БД ИС

экспертн.

0-1

6.1.4 Степень нормализации отношений БД ИС

экспертн.

0-1

6.2 Мобильность

6.2.1 Способность к взаимодействию

Возможность использования БД ИС с другими СУБД

экспертн.

0-1

6.2.2 Совместимость

6.2.2.1 Совместимость типов данных

расчетный

Fs=Nc/Na,

где: Nc – число совместимых типов данных;

Na – общее число типов данных

6.2.2.2 Совместимость форматов данных

расчетный

Fs=Nfc/Nfa,

где: Nfc – число совместимых форматов данных; Nfa – общее число форматов данных

6.2.2.3 Совместимость по числу записей в БД ИС

экспертн.

0-1

Основные характеристики качества БД ИС и соответствующие им свойства

Наименование характеристики

Характеризуемое свойство характеристики

1. Показатели функциональной пригодности БД ИС

Набор атрибутов, определяющих состав и свойства БД ИС с точки зрения удовлетворения исходных требований пользователей

1.1 Полнота реализации

Степень удовлетворения информационных потребностей пользователя для выбранной предметной области

1.2 Корректность

Степень соответствия объектов предметной области и их характеристик, определенных в спецификациях проекта, объектам, реализованным в БД ИС

1.3 Способность к реструктуризации

Способность БД ИС к изменению логической структуры

2. Показатели надежности БД ИС

Способность БД ИС поддерживать свое состояние при определенных условиях за заданный интервал времени

2.1 Работоспособность

Способность БД ИС к восстановлению после возникновения отклонений, вызванных аппаратными и программными сбоями

2.2 Безопасность

Наличие средств, позволяющих предотвратить: запоминание некорректных данных в БД ИС; доступ к данным лиц, не имеющих на это права; несанкционированное раскрытие данных

3. Показатели удобства использования БД ИС

Характеризуют свойства БД ИС по ее освоению, применению и эксплуатации с минимальными трудозатратами, с учетом характера решаемых задач и квалификации обслуживающего персонала

3.1 Легкость освоения

Предоставление документации и БД ИС в виде, способствующем пониманию логики функционирования системы БД ИС в целом и ее частей

3.2 Удобство эксплуатации (простота)

Степень независимости эксплуатационных свойств БД ИС от ее логической структуры

4 Показатели эффективности БД ИС

Степень удовлетворения потребности пользователя в обработке данных с учетом используемых ресурсов

4.1 Временная эффективность

Свойства БД ИС обеспечить выполнение транзакций за заданные интервалы времени

4.2 Ресурсоемкость

Минимально необходимые вычислительные ресурсы для эксплуатации БД ИС

4.3 Эффективность транзакций

Степень эффективности реализации транзакций на существующей структуре БД ИС

5. Показатели сопровождаемости БД ИС

Характеризуют технологические аспекты, обеспечивающие простоту устранения ошибок в БД, документации и поддержке БД ИС в актуальном состоянии

5.1 Структурность

Организация взаимосвязанных частей БД ИС в единое целое с использованием логических структур

5.2 Простота конструкции

Определяет простоту использования языка определения данных

5.3 Наглядность

Наличие и представление в наиболее легко воспринимаемом виде исходных модулей операторов определения логической структуры БД ИС и транзакций

6 Показатели адаптированности БД ИС

Характеризует адаптируемость БД ИС к новым функциональным требованиям, возникающим в следствии изменения области применения или других условий функционирования

6.1 Гибкость

Свойство БД ИС, направленное на отделение несходных данных друг от друга и устранение семантической избыточности с целью обеспечения большей степени независимости данных друг от друга и обрабатывающих их программ

6.2 Мобильность

Свойство БД ИС выполнять свои функции при изменении внешней среды и условий функционирования, а также простоту сопряжения с уже существующими системами

3.5.3. Итог

Итак, с теоретическими основами работы с БД – всё. Впереди – только практика: язык SQL и его применение для решения конкретных задач.

ПРАКТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Контрольные работы

Контрольная работа № 1

Общие теоретические сведения

Главы Учебного пособия, которые необходимо изучить перед выполнением контрольной работы: 2.4.1 – 2.4.14, 2.4.26 – 2.4.28, 2.5 целиком.

Размещаемые записи идентифицируются с помощью ключа — поля фиксированной длины, располагаемого в каждой записи в одной и той же позиции. Ключ д.б. уникальным.

Хеширование — один из методов, позволяющих по первичному ключу записи получить ее физический адрес.

Ключ записи преобразуется в квазислучайное число, которое используется для определения местоположения записи. Число может указывать на адрес по которому расположена запись или на область в которой расположена группа записей. Область, в которой расположена группа записей называется участком записей или пакетом записей.

При первоначальной загрузке, адрес, по которому д.б. размещена запись определяется следующим образом:

–       Ключ записи преобразуется в квазислучайное число от 0 до N, где N — количество пакетов записей;

–       Полученное число преобразуется в физический адрес пакета;

–       Если в пакете есть свободное место, то запись располагается в нем;

–       Если нет, размещается в области переполнения.

Факторами, влияющими на эффективность размещения являются:

–       Размер пакета;

–       Плотность заполнения (отношение количества записей в пакете к максимальной вместимости пакета);

–       Алгоритм преобразования ключа в адрес;

–       Организация области переполнения.

Алгоритм преобразования ключа в физический адрес пакета выполняется в 3 этапа:

1.     Ключ преобразуется в цифровое представление;

2.     Цифровое представление ключа преобразуется в совокупность произвольно-распределенных чисел по возможности равномерно в диапазоне допустимых адресов. Ключ преобразуется в адрес;

3.     Адрес умножается на константу для размещения адресов в основной памяти, т.е. фактическое масштабирование адреса.

 

АЛГОРИТМЫ

1.     Метод деления: ключ делится на простое число (или число не имеющее малых делителей) близкое по значению к числу пакетов N. Остаток от деления — относительный адрес пакета.

2.     Метод средних квадратов: ключ возводится в квадрат, выбираются центральные цифры. Умножаются на константу.

3.     Метод сдвига разрядов: числовое значение ключа делится на две части, младшая часть складывается со старшей. Описанный процесс продолжается до тех пор, пока количество цифр результата не окажется равным количеству цифр числа пакетов N. Результат — относительный адрес пакета.

4.     Метод складывания: число разбивается на 3 части; центральная содержит столько же цифр, сколько цифр в числе пакетов N, первая и третья заворачиваются и складываются.

5.     Метод преобразования системы счисления: преобразуется основание системы счисления. Число представляется в новой системе счисления. Последние цифры числа — относительный адрес пакета.

6.     Метод анализа отдельных разрядов ключа: из числа вычеркиваются те разряды, которые имеют распределение сильно отличающееся от равномерного.

 

ОРГАНИЗАЦИЯ ОБЛАСТИ ПЕРЕПОЛНЕНИЯ

Цепочки участков переполнения

Для связи основой области памяти с областью переполнения используются цепочки адресов. Т.е. пакет в основной области хранит адрес пакета (записи) в области переполнения.

 

Метод распределенной области переполнения

Пакеты переполнения размещены через определенные интервалы среди первичных пакетов. Если первичный пакет переполнен, направленная в него запись направляется в ближайший пакет переполнения, следующий за данным первичным пакетом. Достоинства — пакеты переполнения располагаются в непосредственной близости к первичным пакетам — отпадает необходимость в частом перемещении головок чтения-записи дискового устройства.

Алгоритмы перемешивания (хеширования) осуществляют преобразование ключа к номеру первичного пакета. Однако алгоритм, преобразующий номер первичного пакета в его машинный адрес, должен учитывать наличие пакетов переполнения между первичными пакетами.

Если каждый 10-й пакет — пакет переполнения, то адрес текущего N-го пакета записей будет определяться по формуле:

 

Адрес пакета = B0 + B(N+[N/9]) , где

 

B0 — адрес первого байта;

B — размер пакета в байтах;

N — номер пакета, полученный на выходе алгоритма хеширования

 

Метод открытой адресации (Петерсона)

Происходит рассеивание записей переполнения в основной области.

Если пакет переполнен, то запись помещается в следующий за ним пакет.

Данный метод уменьшает время поиска записей т.к. обычно смежные пакеты расположены друг за другом на расстоянии, не превышающем длины дорожки. Однако если размер пакетов невелик, то это приводит к необходимости последовательного перебора пакетов в поисках свободного места. При размерах пакета более 10 записей этот метод эффективен при периодической реорганизации БД. Позволяет увеличивать плотность заполнения.

Справочник свободных пакетов.

Организуется специальный справочник, который содержит сведения о том, какие пакеты еще не заполнены. Если первичный пакет заполнен, то с помощью справочника определяется свободный пакет и после занесения в него записи в первичный пакет заносится ссылка на него. Необходимость в справочнике возрастает в случае частой модификации файлов. В качестве справочника может использоваться простой список заполнения пакетов.

Метод эффективен, если размер пакета более 20 записей. Оптимизация предполагает загрузку файла, когда в основной области помещаются наиболее часто используемые записи.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]