Области применения баз данных

Автоматизированные информационные системы (АИС), основу которых составляют базы данных, появились в 60-х годах ХХ века в военной промышленности и бизнесе — там, где были накоплены значительные объемы полезных данных. Первоначально АИС были ориентированы лишь на работу с информацией фактического характера — числовыми или текстовыми характеристиками объектов. Затем по мере развития техники появилась возможность обработки текстовой информации на естественном языке.

Принципы хранения разных видов информации в АИС аналогичны, но алгоритмы ее обработки определяются характером ин формационных ресурсов. Соответственно различают два класса АИС: документальные и фактографические.

Документальные АИС служат для работы с документами на естественном языке. Наиболее распространенный тип документальных АИС — информационно-поисковые системы, предназначенные для накопления и подбора документов, удовлетворяющих заданным критериям. Эти системы могут выполнять просмотр и подборку монографий, публикаций в периодике, сообщений пресс- агентств, текстов законодательных актов и т.д.

Фактографические АИС оперируют фактическими сведениями, представленными в формализованном виде, и используются для решения задач обработки данных.

Обработка данных — специальный класс решаемых на ЭВМ задач, связанных с вводом, хранением, сортировкой, отбором и группировкой записей данных однородной структуры. К задачам этого класса относятся: учет товаров в магазинах и на складах; начисление зарплаты; управление производством, финансами, телекоммуникациями и т. п.

Различают фактографические АИС оперативной обработки данных, подразумевающие быстрое обслуживание относительно простых запросов от большого числа пользователей, и фактографические АИС аналитической обработки, ориентированные на выполнение сложных запросов, требующих проведения статистической обработки исторических (накопленных за некоторый промежуток времени) данных, моделирования процессов предметной области и прогнозирования развития этих процессов.

Таким образом, АИС применяются в следующих областях:

• организация хранилищ данных;

• системы анализа данных;

• системы принятия решений;

• мобильные и персональные базы данных;

• географические базы данных;

• мультимедиа базы данных;

• распределенные информационные системы.

Каждая информационная система в зависимости от назначения имеет дело с той или иной частью конкретного мира, которую принято называть ее предметной областью. Анализ предмет ной области является необходимым начальным этапом разработки любой информационной системы. Именно на этом этапе определяются информационные потребности всей совокупности пользователей будущей системы, которые, в свою очередь, предопределяют содержание ее базы данных. Предметная область конкретной информационной системы рассматривается, прежде все го, как некоторая совокупность реальных объектов, которые представляют интерес для ее пользователей. Примерами объектов предметной области могут служить персональные ЭВМ, программные продукты и их пользователи. Каждый из этих объектов обладает определенным набором свойств (атрибутов). Так, например, компьютер характеризуется названием фирмы-производителя, идёнтификатором модели, типом микропроцессора, объемом оперативной и внешней памяти, типом графической карты и т. д.

Информационный объект это описание некоторой сущности предметной области, т. е. реального объекта, процесса, явления или события. Информационный объект (сущность) образуется совокупностью логически взаимосвязанных атрибутов (свойств), представляющих собой качественные и количественные характеристики объекта (сущности).

Между объектами предметной области могут существовать связи, имеющие различный содержательный смысл. Эти связи могут быть обязательными или факультативными (необязательными).

Если вновь порожденный объект оказывается по необходимости связанным с каким-либо объектом предметной области, то между этими двумя объектами существует обязательная связь. В противном случае связь является факультативной. Например, обязательная связь Замещает существует между двумя объектами СОТРУДНИК и ДОЛЖНОСТЬ в предметной области кадровой информационной системы, т. е. каждый принимаемый в организацию сотрудник зачисляется на какую-либо должность и не может быть сотрудника, не замещающего какой-либо должности. В то же время связь Замещает между типами объектов СОТРУДНИК и ДОЛЖНОСТЬ является факультативной, поскольку могут существовать вакантные должности. Совокупность объектов предметной области и связей между ними характеризует структуру предметной области. Множество объектов предметной области, значения атрибутов объектов и связи между ними могут изменяться во времени. Изменения могут сводиться к появлению новых или исключению из рассмотрения некоторых существующих объектов в предметной области, установлению новых или разрушению существующих связей между ними. Следовательно, с каждым моментом времени можно сопоставить некоторое состояние предметной области.

Информационно-логическая модель (ИЛМ) — это совокупность информационных объектов (сущностей) предметной области и связей между ними. Процесс создания информационной модели начинается с определения концептуальных требований будущих пользователей БД. Требования отдельных пользователей интегрируются в едином обобщенном представлении, которое называют концептуальной моделью данной предметной области.

Такая модель отображает предметную область в виде взаимосвязанных объектов без указания способов их физического хранения.

Концептуальная модель представляет собой интегрированные концептуальные требования всех пользователей к базе данных данной предметной области. При этом усилия разработчика должны быть направлены в основном на структуризацию данных, принадлежащих будущим пользователям БД и выявление взаимосвязей между ними.

Возможно, что отраженные в концептуальной модели взаимосвязи между объектами окажутся впоследствии нереализуемыми средствами выбранной СУБд, что потребует ее изменения. Вер сия концептуальной модели, которая может быть реализована конкретной СУБд, называется логической моделью.

Логическая модель, отражающая логические связи между атрибутами объектов вне зависимости от их содержания и среды хранения, может быть реляционной, иерархической или сете вой. Таким образом, логическая модель отображает логические связи между информационными данными в данной концептуальной модели.

Различным пользователям в информационной модели соответствуют различные подмножества ее логической модели, которые называются внешними моделями пользователей.

Таким образом, внешняя модель пользователя представляет собой отображение его концептуальных требований в логической модели и соответствует тем представлениям, которые этот пользователь получает о предметной области на основе логической модели. Следовательно, насколько хорошо спроектирована внешняя модель, настолько полно и точно информационная мо ель отображает предметную область и настолько полно и точно работает автоматизированная система управления этой предмет ной областью.

Логическая модель отображается в физическую память, которая может быть построена на электронных, магнитных, оптических, биологических или других принципах.

Внутренняя модель предметной области определяет размещение данных, методы доступа к ним и технику индексирования в данной логической модели и иначе называется физической моделью.

Информационные данные любого пользователя в БД должны быть независимы от всех других пользователей, т. е. не должны оказывать влияния на существующие внешние модели. Это положение отражает первый уровень независимости данных. С другой стороны, внешние модели пользователей никак не связаны с типом физической памяти, в которой будут храниться данные, и с физическими методами доступа к этим данным. Это положение отражает второй уровень независимости данных.