«Деректер базасының жүйесі» пәнінен оқу-әдістемелік кешен 050703 – «Ақпараттық жүйелер» мамандығына арналған ОҚУ-Әдістемелік материалдар

Егер деректерді көрсетудің сыртқы немесе логикалық деңгейін стандарттауға болатын болса, онда деректердің ішкі көрінісі деректер базасын басқару жүйесі құрастырушысының жеке ісі болып қалар еді. Бірақ әртүрлі ДББЖ пайдаланатын автоматтандырылған жүйелердің ақпараттық өзара қатынасының қажеттілігі арнайы құралдарды – ақпаратты қабылдайтын, жүйенің ДББЖ пайдаланатын формаға ақпаратты беретін, ДББЖ анықталатын, форма бойынша сақталатын ақпаратты ауыстыруды орындайтын конвертерлер құруға әкелді. Деректер базасын басқару жүйесімен анықталатын ақпаратты сақтау формасын деректердің физикалық форматы деп атайды.

Қазіргі уақытта деректер базасын басқару жүйесіне қойылатын талап әртүрлі физикалық форматтағы ақпараттарды өңдеу мүмкіндігіне талаптар болып табылады.

Қазіргі деректер базасын басқару жүйесінде ақпарат тұрақты форматтағы жазбалардың реттелген файлы түрінде ұйымдастырылады. Файлдарды ұйымдастырудың негізгі кемшілігі операциялық жүйе деңгейінде жойылады.

Қазіргі деректер базасын басқару жүйесінде ақпаратты іздеу тізбектей және индексті-түзу әдістермен жүзеге асады, сонымен қатар екінші әдіс индексті файлда екілік іздеуді пайдаланумен орындалады.

Файл модификациясы кезінде деректер базасын басқару жүйесінің іс-әрекетін қарастырайық. Жазба қосу кезінде файл соңына жаңа элемент қосу жүргізіледі. Егер модификацияланатын файл индекстерді пайдаланбаса, бірақ белгілі бір өріс мәндері бойынша реттелген болса, онда жазбаны қосу процесі файл жазбаларының физикалық қайта реттелуімен аяқталуы керек.

Жазбаны алып тастау екі сатыда жүзеге асады – ең алдымен жазбаның логикалық жойылуы жүргізіледі; физикалық жою файлды «қысудан» тұрады, яғни жою үшін белгіленген жазбаларды алып тастау (сонда файлдың қайта жазылуы жүзеге асады). Логикалық жойылған жазбалар қайта қалпына келтірілуі мүмкін; жазбалардың физикалық жойылуы орындалғаннан кейін олардың ақпараты қайта қалпына келтірілмейді.

Бақылау сұрақтары

1. 
   Сақтау схемасы дегеніміз не?
   
2. 
   Деректерді физикалық сақтаудың қандай әдістері бар?
   
3. 
   Деректерді физикалық сақтау әдістеріне сипаттама беріңіз.
   
4. 
   ДБ ақпаратты іздеудің қандай әдістері бар?
   
5. 
   ДБ ақпаратты іздеу әдістеріне сипаттама беріңіз.
   
6. 
   Деректердің физикалық форматы дегеніміз не?
   
7. 
   Қазіргі ДББЖ қолданылатын физикалық ұйымдастырудың қандай әдістері бар? Оларға сипаттама беріңіз.
   

1. 
   Case – технология.
   
2. 
   Case – әдістер.
   

CASE-технология жүйелік анализ әдістемесіне негізделеді. Жүйелік анализ қиын процестер мен объектілерді зерттеудің жалпы принциптерін құрастыратын ғылыми пән болып табылады. Оның негізгі мақсаты – құрастырудың бастапқы сатыларында назар аудары. CASE-технология ортасында жүйелік анализ жобалауды программалаудан бөліп қарастыруға арналған. CASE-технологияға сәйкес құрастыруда архитектура құрылымы мен оның одан кейінгі өндірілуі бөліп қарастырылады, сондықтан жүйелік анализ құрылымдық жүйелік анализ немесе құрылымдық анализ деп аталады. Маңызды принциптер бөлу (декомпозиция) және иерархиялық реттеу болып табылады.

Олар келесі принциптермен толықтырылады.

1. 
   қажет емес элементтерді бақылаумен қажетсіз детальдардан абстрактілеу принципі.
   
2. 
   ұйымдастыру принципі.
   
3. 
   концептуалды жалпылама принципі (құрылымдық анализ – құрылымдық программалау – құрылымдық тестілеу). Осыдан құрылымдық анализ әдістемесі – деңгейдің көп санымен иерархиялық құрылымға детализация арқылы жалпы көрінісінен зерттеу әдісі.
   
4. 
   қайшылықсыз (непротиворечивости) принципі – элементтердің тұрақтылығы мен сәйкестігі.
   
5. 
   Деректердің логикалық және физикалық тәуелсіздігінің принципі.
   
6. 
   соңғы пайдаланушының кіру (программалаусыз) принципі.
   

Суреттеудің формальды құралы жүйе, ER-диаграммалар (ERD), деректер жиынының диаграммасы (DFD), іс-әрекеттің көшу диаграммасы (STD), процесс спецификациясы болып табылады.

Процесті сипаттауда екі жағдай болуы мүмкін.

1. 
   Қиын процестер.
   
2. 
   Қарапайым процестер.
   

DFD декомпозиции негізінде құрылады, және жоғарғы деңгейдегі модельді контексті диаграмма деп атайды. Кез келген нақты жобада ол жалғыз. Мұндай модельдер басқару объектісін (БО) сипаттайды, ал жүйенің басқару бөлігін сипаттау үшін нақты уақыт кеңейтілімі қолданылады: аталған белгілеулер пунктирлі сызықтар немесе нүктелермен белгіленеді. Басқару потоктарының негізгі типтері Т-поток (триггер), А-поток (поток өшкенге дейін процесс үзіліссіз), E/D-поток (аналог «қосу» және «өшіру» екі кнопкаларымен өшіріледі) болып табылады.

Диаграммаларды пайдалануды көрсету үшін ең бірінші процестің сөздік сипатын келтірейік.

1 мысал. Тапсырыс бойынша тауарды бөлу процесінің сөздік моделі.

Фирмамен алынған тапсырыстар кіру бақылауына ұшырайды және сұрыпталады.

Егер тапсырыс фирманың тауарлар номенклатурасына сай келмесе немесе дұрыс емес безендендірілсе, онда ол тапсырыс беруші келісімімен шартты бұзады.

Егер тапсырыс алынса, онда қоймадағы тауарлар түрі анықталады.

Егер тауар бар болса, онда тапсырыс беруші төлейтін шоты жазылады, одан кейін тауар тапсырыс берушіге жіберіледі.

Егер тапсырыс қоймадағы тауарлармен қамтамасыз етілмесе, онда фирмадан өндірушіге тапсырыс жіберіліп, төлем және өндірушіден тауарды алу жүзеге асады. Осыдан тапсырыс берушімен алдында қарастырылған схема бойынша жұмыс жүргізіледі.

Бұл жағдайда жүйелік негіз номер, процесс аты, енгізу мен шығару деректерінің тізімі және процесс денесі (сипаттау, алгоритм) бар процесс спецификациясы болып табылады. Денені құрылымдық тілмен, визуалды тілмен, формальды компьютерлік тілмен сипаттауға болады. Процесс спецификациясының мынадай түрі болуы мүмкін:

Осындай шарттар визуалды тілде де болуы мүмкін. Бұны Flow-формалар көрсетеді. Олар жоғарыда көрсетілген әр түрлі толтырулармен тікбұрышты береді.

Шешім кестесі көбінесе Егер ..., ОНДА схемасы бойынша беріледі және шешім тоғайы (Сi - шарт) түрінде көрсетілуі мүмкін.

Flow-формаларының көптүрлілілігі Несси-Шнейдер диаграммасы болып табылады.

CASE-технологиялар бірнеше белгілер бойынша классификациялануы мүмкін.

Software Engineerig (SE) және Information Engineerig (IE) шкалалары бойынша. Бірінші шкала программалық қамтаманы жобалауға арналған, екіншісі – жаңа, қолданудың кең облысы (тек программалық қамтаманы ғана жобалау емес).

CASE-технология CASE-әдістермен пайдаланылады. Олардың тек қана мүмкіндіктерін сипаттайық.

CASE-әдістердің интегралданған пакеті 4 негізгі компонеттерден тұрады.

1. 
   бүкіл жоба туралы ақпаратты орталықтан сақтау әдістері.
   
2. 
   сақтауға арналған мәліметті енгізу әдістері.
   
3. 
   анализдеу, жобалау және құрастыру әдістері.
   
4. 
   енгізу әдістері.
   

1. 
   функционалды жобалау (DFD);
   
2. 
   Деректерді модельдеу (ERD);
   
3. 
   іс-әрекетті модельдеу (STD);
   
4. 
   құрылымдық диаграммалар (карталар) – модельдар арасындағы қатынас және ішкі-модульдік құрылым.
   

1. 
   Категория бойынша. Интеграция деңгейін ерекшелейді: қоосымша программалар (tools); пакеттер(toolkit); инструментальды әдістер (workbench, АРМ).
   
2. 
   Функционалды белгі бойынша.
   

ДБ жобалау ERWin (Oracle фирмасы) пайдаланған кезде жеңілдетіледі, ол деректердің логикалық модельдеуін жүргізуге мүмкіндік береді.

Программалау (кодогенерациялау) - DECACE (Borland).

Реинжиниринг (анализ, корректировка, бар жүйенің реинжинирингі) - SuperStructure (Computer Data System).

Жобаны басқару (жобалау, бақылау, әсер ету) - Project Workbench (Applied Business Technology).

Oracle ортасында ДБ жобалауды автоматтандыру жүйесінің біреуін қарастырайық (Cooperative Development Environment - CDE), оларға CASE*Dictionary, CASE*Designer, CASE*Generator кіреді.

CASE*Dictionary – ақпаратты сақтау ортасы (ДБ жобасын). CASE*Designer – графиктік модельдеу әдістерінің көмегімен сыртқы интерфейс арқылы жүйеде процестер мен Деректерді модельдеу әдістері. CASE*Designer толығымен CASE*Dictionary интегралданған. CASE*Generator - CASE*Designer ақпаратты негізінде автоматты түрде программалық кодтың модульдерін генерациялайды (менюді, формаларды, отчеттарды). CASE*Generator қосымшалар схемасында DLL-сценариилерді де (кестелерді, индекстерді) генерациялайды.

Oracle7 ашық архитектурамен жобаланған, сондықтан басқа компаниялар толықтыратын әдістер құрастыра бастады:

Application Development Workbench (көптеген платформаларды жүйелер құру) – KnowledgeWare компаниясы;

Easy CASE System Designer (Oracle қоса, бір немесе бірнеше ДББЖ арналған қосымшалар схемасын генерациялауға мүмкіндік беретін жобалаудың графиктік инструментальды әдістері) - Evergreen CASE Tools компаниясы;

ERWin/ERX (MS Windows үшін ДБ жобалау әдістері) - Logic Works компаниясы;

ADW – процестер мен деректерді анализдеуге, жобалауға, модельдеуге және қосымшаларды автоматты түрде генерациялауға арналған интегралданған жиынтық.

1. 
   Case – технология дегеніміз не?
   
2. 
   CASE-технологиямен сәйкес құрастыруда қандай принциптер ерекшеленеді?
   
3. 
   Процестерді сипаттауда қандай жағдайлар болуы мүмкін? Оларға сипаттама беріңіз.
   
4. 
   Case – әдістер дегеніміз не?
   
5. 
   Case – әдістер құрамына қандай компоненттер кіреді?
   
6. 
   Қандай Case – әдістер бар?
   

1. 
   ДБ классификациясы: орталықтандырылған, бөлшектелген.
   
2. 
   ДБ архитектурасы: файл-сервер, клиент-сервер.
   
3. 
   ДБ қойылатын жаңа талаптар.
   
4. 
   БДБ құрамы мен жұмысы.
   
5. 
   "Клиент-сервер" архитектурасы ".
   

Деректерді өңдеу технологиясы бойынша деректер базасы орталықтандырылған және бөлшектелінген болып бөлінеді.

Деректерге кіру әдісі бойынша деректер базасы деректер базасына жергілікті кірумен және деректер базасына желілік кірумен анықталады.

Желілік кірумен орталықтандырылған деректер базасының жүйесі мынадай жүйелердің әр түрлі архитектураларын қамтамасыз етеді:

• 
  файл-сервер;
  
• 
  клиент-сервер.
  

1-сурет. Файл-сервер концепциясы

1-сурет. Клиент-сервер концепциясы

80-ші жылдардың аяғында ДБ үшін жұмыстың жаңа шарттары пайда болды: ақпараттың үлкен көлемі көптеген жерлерде туындайды (мысалы, көтерме-бөлшек сауда, полиграфиялық және басқа өндірістер); деректердің үлкен санының басы орталық болуы мүмкін, бірақ бұл деректерге перифериямен бірге тез кіру желісі қажет (бір графикпен істейтін географиялық бөлінген өндіріс). Сонымен қатар деректер орталықпен сұралуы мүмкін. Жылдам сұраныстарда пайдаланылатын деректердің үлкен көлемі бар (авиа – және темір жол билеттерін сату).

Орталықтандырылған ДБ жаңа талаптарды қанағаттандыра алмады.

Деректердің берудің тез таралатын желілері, ДК сыртқы жады көлемінің жылдам ұлғаюы 80-ші жылдарда оның арзандау кезінде бөлшектелген ДБ (БДБ) кең ендіруге көмектесті.

БДБ артықтылықтарына мыналар жатады:

1. 
   БДБ құрылымының кәсіпорын құрылымына сәйкестігі;
   
2. 
   жергілікті ДБ-мен тығыз байланысты болуы;
   
3. 
   тораптарды орталықтандырудың кең мүмкіндігі;
   
4. 
   ақпаратқа тәуелсіз кіру, деректерді беру құнының төмендеуі (деректерді тығыздау және концентрациялау негізінде);
   
5. 
   жоғары жүйелік сипаттамалар;
   
6. 
   іс-әрекетті модульді өндіру, аппараттық құрылғылардың көптігі, программалау объекті-қалыптамалы жүйені пайдалану;
   
7. 
   файлдарды олардың белсенділігіне сәйкес бөлу мүмкіндігі;
   
8. 
   стандарт интерфейс арқылы жергілікті ДБ тәуелсіз құру.
   

Күрделі мәселелер бірдей, көбінесе реляциялық деректер базасымен біртекті (гомогенді) жергілікті ДБ БДБ ортасында интеграциялау кезінде туындайды.

Егер жергілікті ДБ деректердің әртүрлі модельдерін пайдалану арқылы құрылса (біртекті емес, гетерогенді БДБ), мәселелер әлдеқайда қиындай түседі.

Бөлшектелген деректер базасы (БДБ) – логикалық интегралданған және территориялық бөлінген ДБ, ақпаратты құру, енгізу және өңдеуге арналған жүйе.

Бұл ақпарат деректерді беру желісі арқылы байланысқан әртүрлі ЭЕМ-де сақталатындығын білдіреді.

БДБ құрамы мен жұмысы

Схемада желілік ДББЖ анықтайтын пайдаланушылық, ауқымды (концептуалды) фрагментарлы (логикалық) және бөлшектелген (жергіліктенген) деректерді көрсету деңгейлерін ерекшелейді..

БДБ сақталатын деректердің жалпы жиыны (кестелер жүйесі) 1-кестеде көрсетілген.

Кесте 1.

Бұл ауқымды деңгей орталықтандырылған ДБ концептуалды моделі сияқты әдістермен де жобалау кезінде анықталады.

Ауқымды деңгейдің барлық деректері нақты пайдаланушыға берілуі мүмкін емес. Толық деректер (пайдаланушылық, сыртқы деңгей) басты кәсіпорынның 1 торабында бар. 2, 3 тораптарды деректер толық емес. 3 торапта олардың түрі 2 кестеде көрсетілгендей болады.

Кесте 2.

Пайдаланушылық деңгей фрагменттерден тұрады (мысалы, A, B, C, 1, 2, 3 жолдары немесе 1 кесте бағаны).

Горизонтальды және вертикальды фрагменттеуді (бөлшектеу) ерекшелейді.

Горизонтальды фрагменттеу тораптар бойынша бөлумен байланысты. Горизонтальды фрагменттеу жабылмайды.

Вертикальды фрагменттеу есептер бойынша деректерді топтастырумен байланысты.

Фрагменттеу көбінесе тораптарды ақпаратты қайталауды (дубль) болжамайды. Сонымен қатар бөлшектелген деңгейдің торабы бойынша (локализация) фрагменттерді орналастыру кезінде тораптарда БДБ бір бөлігінің көшірмесі болуы мүмкін.

Мысалы, 1 кестедегі мысал үшін жергіліктендіру (локализация) 3-кестеде көрсетілгендей түрде болуы мүмкін.
Кесте 3.

Деректерді жергіліктендіру

Фрагментті физикалық өндіру (логикалық) сақталынатын фрагмент деп аталады.

БДБ желі желілік операциялық жүйені құрады (мысалы, Windows NT, Novell NetWare). Желіде пайдалануға арналған ДББЖ ретінде BTrieve, Oracle, Interbase, Sybase, Informix атауға болады.

Деректерді сақтаудың төрт стратегиясы болуы мүмкін: орталықтандырылған (клиент/сервер архитектурасымен жиі қамтамасыз), бөлшектеу (фрагментация), қайталау (дублирование), аралас.

Сақтау стратегиясының салыстырмалы сипаттамасы 4 кестеде келтірілген.

Кесте 4.