Качество разработанного программного изделия

 

6.9.1. Надежность программного изделия

Одной из важнейших характеристик качества программного изделия (ПИ) является надежность.

Надежность - это свойство ПИ сохранять работоспособность в течение определенного периода времени, в определенных условиях эксплуатации с учетом последствий для пользователя каждого отказа.

Работоспособным называется такое состояние ПИ, при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технического задания (ТЗ). С переходом ПИ в неработоспособное состояние связано событие отказа.

Причиной отказа ПИ является невозможность его полной проверки в процессе тестирования и испытаний. При эксплуатации ПИ в реальных условиях может возникнуть такая комбинация входных данных, которая вызывает отказ. Таким образом, работоспособность ПИ зависит от входной информации, и чем меньше эта зависимость, тем выше уровень надежности.

Для оценки надежности используются три группы показателей: качественные, порядковые и количественные.

Рассмотрим основные количественные показатели надежности ПИ.

1. Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ системы не возникает. Наработка - продолжительность, или объем работы.

2. Вероятность отказа - вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ системы возникает. Это показатель, обратный предыдущему.

3. Интенсивность отказов системы - это условная плотность вероятности возникновения отказа ПИ в определенный момент времени при условии, что до этого времени отказ не возник.

4. Средняя наработка до отказа - математическое ожидание времени работы ПИ до очередного отказа.

5. Среднее время восстановления - математическое ожидание времени восстановления; времени, затраченного на обнаружение и локализацию отказа; времени устранения отказа; времени пропускной проверки работоспособности.

6. Коэффициент готовности - вероятность того, что ПИ ожидается в работоспособном состоянии в произвольный момент времени его использования по назначению.

Необходимо стремиться повышать уровень надежности ПИ, но достижение 100 %-ной надежности лежит за пределами возможного.

Количественные показатели надежности могут использоваться для оценки достигнутого уровня технологии программирования, для выбора метода проектирования будущего программного средства.

Основным средством определения количественных показателей надежности являются модели надежности, под которыми понимают математическую модель, построенную для оценки зависимости надежности от заранее известных или оцененных в ходе создания программных средств параметров.

Примером подобной системы является модель Миллса.

Использование этой модели предполагает необходимость перед началом тестирования искусственно засорять программу некоторым количеством заранее известных ошибок. Ошибки вносятся случайным образом и фиксируются в протоколе искусственных ошибок. Специалист, проводящий тестирование, не знает ни количества, ни характера внесенных ошибок до момента оценки показателей надежности по модели Миллса. Предполагается, что все ошибки: и естественные, и искусственно внесенные - имеют равную вероятность быть найденными в процессе теста. При тестировании программы в течение некоторого времени собирается статистика о найденных собственных и искусственных ошибках и на основе этого делается соответствующий вывод по оценке надежности.

 

6.9.2. Эффективность программного изделия

Эффективность - одно из наиболее общих экономических понятий, не имеющих пока, по-видимому, единого общепризнанного определения. Обычно считают, что это одна из возможных характеристик качества системы, а именно ее характеристика с точки зрения соотношения затрат и результатов функционирования системы.

В дальнейшем будем понимать под экономической эффективностью ПИ меру соотношения затрат и результатов функционирования ПИ.

К основным показателям экономической эффективности относятся: экономический эффект, коэффициент экономической эффективности капитальных вложений, срок окупаемости капитальных вложений.

Экономический эффект - результат внедрения какого-либо мероприятия, выраженный в стоимостной форме, в виде экономии от его осуществления. Так, для организаций, использующих ПИ, основными источниками экономии являются: улучшение показателей их основной деятельности, происходящее в результате использования ПИ; сокращение сроков освоения новых ПИ за счет их лучших эргономических характеристик; сокращение расхода машинного времени и других ресурсов на отладку и сдачу задач в эксплуатацию; повышение технического уровня, качества и объемов вычислительных работ; увеличение объемов и сокращение сроков переработки информации; повышение коэффициента использования вычислительных ресурсов, средств подготовки и передачи информации; уменьшение численности персонала, в том числе высококвалифицированного, занятого обслуживанием программных средств, автоматизированных систем, систем обработки информации, переработкой и получением информации; снижение трудоемкости работ программистов при решении прикладных задач с использованием новых ПИ в организации-потребителе ПИ; снижение затрат на материалы.

Коэффициент экономической эффективности капитальных вложений показывает величину годового прироста прибыли, образующуюся в результате производства или эксплуатации ПИ, на один рубль единовременных капитальных вложений.

Срок окупаемости (величина, обратная коэффициенту эффективности) - показатель эффективности использования капиталовложений - представляет собой период времени, в течение которого произведенные затраты на ПИ окупаются полученным эффектом.

Определение эффективности ПИ основано на принципах оценки экономической эффективности производства и использования в народном хозяйстве новой техники. Основные положения разработаны на основе и в развитие методики определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений с учетом назначения и специфики ПИ.

На различных стадиях жизненного цикла ПИ и в зависимости от целей расчета рассчитываются и документально оформляются следующие виды экономического эффекта: предварительный, потенциальный, гарантированный и фактический.

Предварительный экономический эффект рассчитывается до выполнения разработки на основе данных технических предложений и прогноза использования. Предварительный эффект является элементом технико-экономического обоснования разработки ПИ и используется при планировании разработки и внедрения ПИ.

Потенциальный экономический эффект рассчитывается по окончании разработки на основе достигнутых технико-экономических характеристик и прогнозных данных о максимальных объемах использования ПИ в народном хозяйстве.

Потенциальный эффект используется при оценке деятельности организаций-разработчиков ПИ.

Гарантированный экономический эффект рассчитывается в виде гарантированного экономического эффекта для конкретного объекта внедрения и общего гарантированного внедрения по ряду объектов. Гарантированный экономический эффект для конкретного объекта внедрения рассчитывается после окончания разработки для одного программовнедрения на основе данных о гарантированном разработчиком удельном эффекте от применения ПИ и гарантированных пользователем сроках и годовом объеме использования ПИ. Гарантированный эффект от одного внедрения ПИ рассчитывается при оформлении договорных отношений между организацией-разработчиком и организацией-пользователем.

Гарантированный общий экономический эффект рассчитывается при постановке ПИ на производство на основе обобщения фактических показателей использования ПИ (по ряду объектов внедрения), а также данных об объемах внедрения ПИ, соответствующих возможностям изготовления, внедрения и сопровождения. Гарантированный общий эффект служит для разработки и утверждения экономически обоснованной цены на программную продукцию, выбора варианта производства и внедрения ПИ.

Фактический экономический эффект рассчитывается на основе данных учета и сопоставления затрат и результатов при конкретных применениях ПИ. Фактический эффект рассчитывается от одного программовнедрения конкретного ПИ на конкретном объекте, а также как общий экономический эффект от использования конкретного ПИ на всех объектах внедрения за расчетный период. Фактический эффект применяется для оценки деятельности организаций, разрабатывающих, внедряющих, использующих ПИ; для определения размеров отчислений в фонды экономического стимулирования; для анализа эффективности функционирования ПИ и выработки технических предложений по совершенствованию ПИ и условий его применения.

Показатели экономической эффективности ПИ определяются: экономической оценкой результатов влияния ПИ на конечный результат их использования (основное направление анализа и расчета показателей эффективности для прикладных ПИ); экономической оценкой результатов влияния на технологические процессы подготовки, передачи, переработки данных в вычислительных системах (основное направление анализа и расчета показателей эффективности для ПИ организации вычислительных процессов и эксплуатации средств вычислительной техники и ПИ, расширяющих функции операционных систем); экономической оценкой результатов влияния ПИ на технологический процесс создания новых ПИ (основное направление анализа и расчета показателей эффективности - для инструментально-технологических средств разработки и производства программного обеспечения).

При необходимости определения экономической эффективности ПИ, входящих в автоматизированные системы управления (АСУ), системы автоматизированного проектирования (САПР) и другие подобные системы, через оценку   влияния ПИ на конечные результаты функционирования этих систем в народном хозяйстве доля эффекта от ПИ оценивается по коэффициенту долевого участия ПИ в показателях эффективности автоматизированных систем. Эти показатели рассчитываются по результатам основной деятельности организаций на основе соответствующих общегосударственных, отраслевых и ведомственных методик.

Долевой коэффициент участия ПИ в показателях эффективности автоматизированных систем в зависимости от условий расчета может определяться как отношение годовых приведенных затрат на ПИ к годовым приведенным затратам на систему, как отношение капитальных вложений в ПИ к капитальным вложениям в систему, как отношение трудозатрат на разработку ПИ к трудозатратам на разработку системы, а также методом экспертных оценок по взаимному соглашению разработчиков, заготовителей и пользователей.

 

6.9.3. Оценка экономической эффективности системы

Оценить экономическую эффективность системы можно как разность между расходами пользователя программы до и после внедрения. Эмпирические расчеты показали, что используя соответствующую программу, например, бухгалтер экономит в среднем около 30 человеко-часов в месяц. То есть программа позволяет за счет экономии времени снизить заработную плату, выплачиваемую бухгалтеру, с 1.5 до 1 ставки. Если средняя заpплата бухгалтеpа составляет 1200 р., следовательно, годовая экономия от использования пpогpаммы составит 7200 р. Амоpтизация техники, необходимой для пpогpаммы, пpи совpеменных ценах на ПЭВМ составит приблизительно

18000 * 0.15 = 2700 р.

Следовательно, чистая пpибыль от внедpения пpогpаммы в год составит 4500 р.

БАЗЫ И БАНКИ ДАННЫХ

С самого начала развития вычислительной техники образовались два основных направления ее использования. Первое направление - применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов, которые слишком долго или вообще невозможно производить вручную. Становление этого направления способствовало интенсификации методов численного решения сложных математических задач, развитию класса языков программирования, ориентированных на удобную запись численных алгоритмов, становлению обратной связи с разработчиками новых архитектур ЭВМ.

Второе направление - использование средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах. В самом широком смысле информационная система представляет собой программный комплекс, функции которого состоят в поддержке надежного хранения информации в памяти компьютера, выполнении специфических для данного приложения преобразований информации и/или вычислений, предоставлении пользователям удобного и легко осваиваемого интерфейса. Обычно объемы информации, с которыми приходится иметь дело таким системам, достаточно велики, а сама информация имеет достаточно сложную структуру. Классическими примерами информационных систем являются банковские системы, системы резервирования авиационных или железнодорожных билетов, мест в гостиницах и т.д.

Под информацией понимают любые сведения о каком-либо событии, сущности, процессе и т. п., являющиеся объектом некоторых операций: восприятия, передачи, преобразования, хранения или использования.

Данные можно определить как информацию, фиксированную в определенной форме, пригодной для последующей обработки, хранения и передачи.

Банк данных (БнД) - это система специальным образом организованных данных (баз данных), программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.

Требования к БнД:

1. Адекватность отображения предметной области (полнота, целостность и непротиворечивость данных, актуальность информации, т.е. ее соответствие состоянию объекта на данный момент).

2. Возможность взаимодействия пользователей разных категорий и в разных режимах, обеспечение высокой эффективности доступа для разных приложений.

3. “Дружелюбность” интерфейсов и малое время на освоение системы, особенно для конечных пользователей.

4. Обеспечение секретности и конфиденциальности для некоторой части данных; определение групп пользователей и их полномочий.

5. Обеспечение взаимной независимости программ и данных.

6. Обеспечение надежности функционирования БнД; защита данных от случайного и преднамеренного разрушения; возможность быстрого и полного восстановления данных в случае их разрушения; технологичность обработки данных, приемлемые характеристики функционирования БнД (стоимость обработки, время реакции системы на запросы и др.)

Для максимального удовлетворения названных требований необходима централизация управления данными. Наличие централизованного управления данными - главная отличительная черта банков данных. Централизованное управление данными имеет ряд важных преимуществ.

1. Сокращение избыточности хранимых данных.

2. Устранение противоречивости хранимых данных.

3. Многоаспектное использование данных.

4. Комплексная оптимизация.

5. Обеспечение возможности стандартизации.

6. Обеспечение возможности санкционированного доступа к данным.

 

7.1. Основные компоненты банка данных

 

Информационная компонента

Ядром БнД является база данных. База данных (БД) - это поименованная совокупность взаимосвязанных данных, находящихся под управлением системы управления базами данных (СУБД).

 

Рис.2. Компоненты банка данных

 

В традиционной терминологии объекты реального мира, сведения о которых хранятся в базе данных, называются сущностями - entities, а их актуальные признаки - атрибутами (attributes).

Каждый признак конкретного объекта есть значение атрибута. В базе данных могут отражаться не только физические объекты. Она способна вобрать в себя сведения об абстракциях, процессах, явлениях, т.е. обо всем, с чем сталкивается человек в своей деятельности.

В состав базы данных входит также метаинформация (т.е. информация об информации), включающая описание базы данных (схема БД), информацию о предметной области, необходимую для проектирования системы, о пользователях БнД, о проектных решениях и др.

Централизованное хранилище метаинформации называется словарем данных (словарь-справочник, энциклопедия, репозиторий).

Технические средства БнД. Чаще всего используются универсальные ЭВМ, периферийные устройства для вывода информации в базу данных и отображения выводимой информации. Последнее время наметился переход от больших ЭВМ к открытым распределенным системам на компьютерах RISC-архитектуры.

Организационно-методические средства БнД - представляют собой различные инструкции, методические и регламентирующие материалы, предназначенные для пользователей разных категорий, взаимодействующих с банком данных.

Администраторы банка данных – это группа специалистов, обеспечивающих создание, функционирование и развитие БнД. В составе администрации БнД должны быть системные аналитики, проектировщики структур данных и внешнего по отношению к банку данных информационного обеспечения, проектировщики технологических процессов обработки данных, системные и прикладные программисты, операторы, специалисты по техническому обслуживанию.

 

Функции администратора банка данных

1. Анализ предметной области: описание предметной области, выявление ограничений целостности, определение   статуса информации, определение потребностей пользователей, определение статуса пользователей, определение     соответствия “данные-пользователь”, определение объемно-временных характеристик обработки данных.

2. Проектирование структуры базы данных: определение состава и структуры файлов базы данных, связей между ними, выбор методов упорядочения данных и методов доступа к информации, описание структуры БД на языке описания данных (ЯОД).

3. Задание ограничений целостности при описании структуры базы данных и процедур обработки БД: задание ограничений целостности, присущих предметной области, определение ограничений целостности, вызванных структурой базы данных, разработка процедур обеспечения целостности БД при вводе и корректировке данных, обеспечение ограничений целостности при параллельной работе пользователей в многопользовательском режиме.

4. Первоначальная загрузка и ведение базы данных: разработка технологии первоначальной загрузки и ведения (изменения, добавления, удаления записей) БД, проектирование форм ввода, создание программных модулей, подготовка исходных данных, ввод и контроль ввода.

5. Защита данных.

5.1. Обеспечение парольного входа в систему: регистрация пользователей, назначение и изменение паролей.

5.2. Обеспечение зашиты конкретных данных: определение прав доступа групп пользователей и отдельных пользователей, определение допустимых операций над данными для отдельных пользователей, выбор/создание программно-технологических средств защиты данных.

5.3. Тестирование средств защиты данных.

5.4. Фиксация попыток несанкционированного доступа.

5.5. Исследование возникающих случаев нарушения защиты данных и проведение мероприятий по их предотвращению.

6. Обеспечение восстановления БД: разработка программно-технологических средств восстановления БД, организация ведения системных журналов.

7. Анализ обращений пользователей к БД: сбор статистики обращений пользователей к БД, ее хранение и анализ (кто из пользователей, к какой информации, как часто обращался, какие выполнял операции, время выполнения запросов, анализ причин безуспешных (в том числе и аварийных) обращений к БД).

8. Анализ эффективности функционирования БнД и развитие системы: анализ показателей функционирования системы (время обработки, объем памяти, стоимостные показатели), реорганизация и реструктуризация баз данных, изменение состава баз данных, развитие программных и технических средств.

9. Работа с пользователями: сбор информации об изменениях в предметной области, об оценке пользователями работы БнД, определение регламента работы пользователей с БнД, обучение пользователей, консультирование пользователей.

10. Подготовка и поддержание системных программных средств: сбор и анализ информации о СУБД и прикладных программных продуктах (ППП), приобретение программных средств, их установка, проверка работоспособности, поддержание системных библиотек, развитие программных средств.

11. Организационно-методическая работа: выбор или создание методики проектирования БД, определение целей и направлений развития системы, планирование этапов развития БнД, разработка и выпуск организационно-методических материалов.

Система управления базой данных (СУБД) - совокупность языковых и программных средств, облегчающих выполнение всех операций, связанных с организацией хранения данных, их корректировки и доступа к ним.

 

СУБД первого поколения были основаны на иерархической и сетевой моделях данных (на основе спецификаций CODASYL).

Недостатки: СУБД первого поколения были в подавляющем большинстве закрытыми системами (отсутствовал стандарт внешних интерфейсов, не обеспечивалась переносимость прикладных программ), не обладали средствами автоматизации программирования; были очень дороги.

СУБД второго поколения характеризовали две основные особенности - реляционная модель данных и язык запросов SQL. Представители второго поколения в настоящее время еще сохраняют определенную популярность среди производителей СУБД, в большинстве своем развившись в системы третьего поколения, к которому и относятся современные СУБД.

Для СУБД третьего поколения характерны использование идей объектно-ориентированного подхода, управления распределенными базами данных, активного сервера БД, языков программирования четвертого поколения, фрагментации и параллельной обработки запросов, технологии тиражирования данных, многопотоковой архитектуры. СУБД третьего поколения - это сложные многофункциональные программные системы, функционирующие в открытой распределенной среде.

Программные средства БнД - программные средства БнД представляют собой сложный комплекс, обеспечивающий взаимодействие всех частей информационной системы при ее функционировании.

Основу программных средств БнД представляет СУБД. В ней можно выделить ядро СУБД (Data Base Engine), обеспечивающее организацию ввода, обработки и хранения данных, а также средства тестирования и утилиты, обеспечивающие выполнение вспомогательных функций. Важной компонентой СУБД являются трансляторы или компиляторы для используемых ею языковых средств.

Подавляющее большинство СУБД работает в среде универсальных операционных систем и взаимодействует с ОС при обработке обращений к БнД.

Для обработки запросов к БД пишутся соответствующие программы, которые представляют прикладное программное обеспечение БнД.

Языковые средства БнД - обеспечивают интерфейс пользователей разных категорий с банком данных. Языковые средства большинства СУБД относятся к языкам четвертого поколения.

При проектировании языков четвертого поколении используются следующие принципы:

- минимума работы;

- минимума мастерства;

- естественности языка, упразднения “инородного” синтаксиса и мнемоники;

- минимума времени;

- минимума ошибок;

- минимума поддержки;

- максимума результата.

Выделяют две концепции развития языковых средств: концепцию разделения и концепцию интеграции. При использовании концепции разделения различают языки описания данных (ЯОД), языки манипулирования данными (ЯМД), языки запросов и другие языковые средства.

В составе языков описания данных в зависимости от особенностей СУБД поддерживаются все или некоторые из следующих языков: язык описания схем, язык описания    подсхем, язык описания хранимых в базе данных, язык описания внешних данных (как входных, так и выходных).

ЯМД разделяются на две большие группы: процедурные и непроцедурные. При использовании процедурных языков надо указать, какие действия и над каким объектом необходимо выполнить, чтобы получить результат. В непроцедурных языках указывается, что надо получить в ответе, а не как это сделать. Примерами непроцедурных языков являются языки, основанные на реляционном исчислении, представителем которых является язык запросов SQL.

По функциональным возможностям выделяют следующие категории языков:

1. Языки, обеспечивающие только возможности запросов (обеспечивают вывод требуемых данных на экран или печать в нужном формате).

2. Комплексные языки запросов-обновлений (позволяют формулировать сложные запросы, относящиеся к нескольким взаимосвязанным записям, а также обновлять данные также легко, как и формулировать запросы; с их использованием пользователи могут создавать собственные файлы).

3. Генераторы отчетов позволяют выбирать нужные данные из файлов или баз данных и форматировать их в виде требуемых форм документов).

4. Графические языки (позволяют выводить данные в виде различных графиков и диаграмм, а также использовать другие изобразительные возможности).

5. Инструментальные средства поддержки решений (предназначены для систем принятия решений).

6. Генераторы приложений (предназначены для генерации приложений, обеспечивают возможность описания непроцедурным путем требуемой обработки информации и дальнейшей автоматической генерации программ).

7. Машиноориентированные языки спецификаций (являются генераторами приложений, но более универсальны и позволяют специфицировать приложения разных типов).

8. Языки очень высокого уровня.

9. Параметризированные пакеты прикладных программ (допускают легкую модификацию самого пакета, позволяют пользователям генерировать собственные отчеты, запросы к БД и т.д.).

10. Языки приложений (спроектированы для специфических приложений: управления финансами, управления работой станков с программным управлением и т.п.).

По форме представления различают аналитические, табличные и графические языковые средства.

Большинство современных СУБД включают в свой состав несколько языковых средств разного уровня.

 

7.2. Пользователи банков данных

 

По признаку постоянства общения с банком данных выделяют постоянных и разовых пользователей.

Постоянные пользователи — такие, которые регулярно пользуются услугами банка данных и для которых можно заранее сформулировать типы запросов, определяющие круг их интересов. Предварительное определение тематики запросов пользователей позволяет организовать эффективную обработку запросов. Постоянные пользователи могут обращаться к системе и с произвольными по содержанию запросами.

Разовые пользователи - те, которые не имеют постоянных запросов, но могут обращаться к системе с произвольными по содержанию запросами.

Пользователей банка данных различают также по уровню компетенции, характеризующему возможность доступа пользователя к тем или иным данным.

По форме представления запроса и затребованной информации всех пользователей разделяют на две группы: пользователи-задачи и пользователи-люди.

Пользователи-задачи обращаются к банку данных с регламентированными по форме и по содержанию информационными запросами. Выдаваемая им информация соответствующим образом обрабатывается и компонуется на основании принятых в системе формальных правил и соглашений.

Пользователи-люди обращаются к банку данных с произвольными либо с регламентированными по содержанию информационными запросами. Выдаваемая им информация должна иметь удобную для человека форму представления. Основные пользователи этой группы: пользователи-прикладные программисты и пользователи-непрограммисты.

Пользователи-прикладные программисты выполняют работы по программированию функциональных задач.

Пользователи-непрограммисты (конечные пользователи) - наиболее многочисленная группа лиц, для удовлетворения информационных потребностей которых создается банк данных.

 

Классификация банков данных

7.3.1. Классификация БнД по экономико-организационным       признакам

По условиям предоставления услуг различают бесплатные и платные банки данных. Платные БД, в свою очередь, делятся на бесприбыльные и коммерческие.

По форме собственности банки данных делятся на государственные и негосударственные.

По степени доступности различают общедоступные и с ограниченным кругом пользователей.

Классификация банков данных также проводится по отдельным компонентам.

7.3.2. Классификация баз данных

По форме представления информации различают видео- и а удиосистемы, а также системы мультимедиа. Эта классификация в основном показывает, в каком виде информация из баз данных выдается пользователям: в виде изображения, звука - или дает возможность использовать разные формы отображения информации. Понятие “изображение” здесь используется в широком смысле: это может быть символьный текст, неподвижное графическое изображение (рисунки, чертежи и т.п.), фотографии, географические карты, движущиеся изображения.

Пока наибольшее практическое использование находят базы данных, содержащие обычные символьные данные. Эти базы данных, в свою очередь, могут быть разделены на неструктурированные, частично структурированные и структурированные. К неструктурированным БД могут быть отнесены базы, организованные в виде семантических сетей. Частично структурированными можно считать базы данных в виде обычного текста или гипертекстовые системы.

Структурированные БД, в свою очередь, по типу используемой модели делятся на иерархические, сетевые, реляционные, смешанные и мультимодельные. Наибольшее коммерческое использование в настоящее время имеют реляционные системы. Классификация по типу модели распространяется не только на базы данных, но и на СУБД и даже на банк данных в целом.

По типу хранимой информации БД делятся на документальные, фактографические и лексикографические. Среди документальных баз различают библиографические, реферативные и полнотекстовые. К лексикографическим базам данных относятся различные словари (классификаторы, многоязычные словари, словари основ слов и т. п.).

По характеру организации хранения данных и обращения к ним различают локальные (персональные), общие (интегрированные) и распределенные базы данных.

 

 

7.3.3. Классификация СУБД

По языкам общения СУБД делятся на открытые, замкнутые и смешанные. Открытые системы - это системы, в которых для обращения к базам данных используются универсальные языки программирования. Замкнутые системы имеют собственные языки общения с пользователями БнД. Открытые системы в настоящее время используются редко.

По числу уровней в архитектуре различают одноуровневые, двухуровневые, трехуровневые системы. Под архитектурным уровнем СУБД понимают функциональный компонент, механизмы которого служат для поддержки некоторого уровня абстракции данных.

 

 

Рис.3. Пример трехуровневой архитектуры БнД.

 

По выполняемым функциям СУБД делятся на информационные и операционные. Информационные СУБД позволяют организовать хранение информации и доступ к ней. Для выполнения более сложной обработки необходимо писать специальные программы. Операционные СУБД выполняют достаточно сложную обработку, например, автоматически позволяют получать агрегированные показатели, не хранящиеся непосредственно в базе данных, могут изменять алгоритмы обработки и т. д.

По сфере возможного применения различают универсальные и специализированные, обычно проблемно-ориентированные СУБД.

Системы управления базами данных поддерживают разные типы данных. Набор типов данных, допустимых в разных СУБД, различен. СУБД, позволяющие разработчику добавлять новые типы данных и новые операции над называются расширяемыми системами баз данных (РСБД).

Дальнейшим развитием концепции РСБД являются объектно-ориентированные системы баз данных, позволяющие моделировать сложные объекты.

 

Модели данных

 

7.4.1. Общие понятия

Под моделью данных понимают способ представления различных типов логических структур данных, характеристики структур данных, правила их составления и обработки.

Термины, используемые для обозначения определенных типов структур данных:

Элемент данных - наименьшая поименованная единица данных.

Группа - это поименованная совокупность элементов данных или элементов и других групп. Различают группы: простую и составную, повторяющуюся и неповторяющуюся (дата - число, месяц, год; предприятие - название, дата(число, месяц, год); заказ на покупку - партии товара).

Групповое отношение используется для задания связей между группами в базе данных. Групповое отношение определяется как поименованное бинарное отношение, заданное на двух множествах экземпляров рассматриваемых групп. В групповом отношении один тип группы назначается владельцем отношения, а другой - членом. Экземпляр группового отношения представлен одним экземпляром группы типа группа-владелец и совокупностью связанных с ним экземпляров групп-членов.

База данных - поименованная совокупность экземпляров групп и групповых отношений.

 

7.4.2. Основные операции над данными

1. Идентификация экземпляра группы и поиск его позиции в БД. Поиск может осуществляться по значениям элементов данных или по связям с другими экземплярами групп в указанных экземплярах групповых отношений.

2. Чтение идентифицированного экземпляра группы из БД.

3. Запись экземпляра группы в БД, установление связи с другими экземплярами групп в соответствующих экземплярах групповых отношений.

4. Удаление идентифицированного экземпляра группы из БД, корректировка соответствующих экземпляров групповых отношений.

5. Модификация значения данных в идентифицированном экземпляре группы и при необходимости коррекция соответствующих экземпляров групповых.

 6. Установление или разрыв связи между двумя идентифицированными экземплярами групп с целью модификации соответствующего экземпляра группового отношения.

В случае, когда необходимо применять более обобщенные операции, используются процедуры базы данных. Процедура базы данных -это последовательность операций, позволяющих реализовать определенный алгоритм обработки данных. Особенность процедуры базы данных и отдельной операции - неделимость их действия. Процедура базы данных    рассматривается как единая макрооперация, при выполнении которой ни одна другая процедура или ПП не могут обратиться к данным, обрабатываемым стартовавшей процедурой, до ее окончания. Поэтому такие процедуры или операции называют транзакциями. Процедуры базы данных широко используютс