Понятие информационно-логической схемы предметной области

В архитектуре подсистемы представления и обработки ин­формации фактографических АИС можно выделить различные уровни представления информации.

Начальный уровень определяется локальными представле­ниями о предметной области пользователей-абонентов инфор­мационной системы и их представлениями о своих информа­ционных потребностях. На основе анализа этих представлений определяется информационно-логическая (ИЛС) или сокращенно инфологическая схема предметной области, подлежащей ото­бражению информационной системой, и концептуальная модель использования информационной системы. Инфологическая схема представляет собой формализованное представление (описание) объектов и отношений фрагмента действительнос­ти.

Информационно-логическая схема отображает данные предметной области в виде совокупности информационных объектов и связей между ними. Эта модель представляет данные, подлежащие хранению в базе данных.

Информационный объект - это информационное описание некоторого реального объекта, процесса, явления или события. Информационный объект образуется совокупностью взаимосвязанных реквизитов, представляющих качественные и количественные характеристики предметной области. Примерами информационных объектов могут быть, например, Сотрудник, Ученик, Учитель, Методическая комиссия и т. п. Каждому информационному объекту нужно присвоить уникальное имя, соответствующее этому объекту.

Информационный объект может иметь множество реализаций - экземпляров. Например, каждый экземпляр объекта Ученик представляет конкретного ученика. Экземпляр характеризуется совокупностью конкретных значений реквизитов и должен однозначно идентифицироваться значением ключа информационного объекта, который может состоять из одного или нескольких ключевых реквизитов. Таким образом, реквизиты подразделяются на описательные и ключевые.

Реквизиты каждого информационного объекта должны отвечать определенным требованиям:

• информационный объект должен содержать уникальный идентификатор (ключ);

• все описательные реквизиты должны быть взаимонезависимыми;

• все реквизиты, входящие в составной ключ, должны быть также взаимонезависимыми;

• каждый описательный реквизит должен функционально зависеть от ключа, т. е. каждому значению ключа соответствует только одно значение описательного реквизита;

• при составном ключе описательные реквизиты должны зависеть целиком от всей совокупности реквизитов, образующих ключ;

• каждый описательный реквизит не может зависеть от ключа опосредовано, т. е. через другой промежуточный реквизит.

Процесс выделения информационных объектов может производиться на основе интуитивного или формального подхода. При интуитивном подходе легко могут быть выявлены информационные объекты, соответствующие реальным. Однако, получаемая при этом инфологическая модель, как правило, требует дальнейших преобразований. При таком подходе возможны существенные ошибки. Последующая проверка выполнения требований обычно приводит к необходимости уточнения информационных объектов.

Следующим шагом проектирования после выявления информационных объектов является определение связей между ними. Связь устанавливается между двумя информационными объектами, если логически взаимосвязаны экземпляры этих информационных объектов. Связи информационных объектов могут быть разного типа, как и указывалось ранее:
• один к одному;

• один ко многим;

• многие ко многим.

Связи один ко многим имеют место, когда каждому экземпляру первого объекта соответствует только один экземпляр второго объекта и наоборот, каждому экземпляру второго объекта соответствует только один экземпляр первого объекта. Следует отметить, что такие объекты могут быть объединены в один, структура которого образуется объединением реквизитов обоих объектов, а ключевым реквизитом может быть выбран любой из ключей исходных объектов.

Связи один ко многим - это такие связи, когда каждому экземпляру одного объекта может соответствовать несколько экземпляров другого объекта, а каждому экземпляру второго объекта может соответствовать только один экземпляр первого объекта. В такой связи первый объект является главным, а второй подчиненным.

Связи многие ко многим - это такие связи, когда каждому экземпляру первого объекта соответствуют несколько экземпляров второго объекта и каждому экземпляру второго объекта может соответствовать несколько экземпляров первого объекта. Такие связи не могут непосредственно реализовываться в реляционной базе данных. Их можно реализовать путем введения дополнительного объекта «связка». Объект связка должен иметь идентификатор, образованный из идентификаторов исходных объектов.

Проектирование базы данных заканчивается созданием на основе информационно-логической модели (ИЛМ) логической схемы реляционной базы данных, которая отображается Access как схема данных.

Одним из способов представления формализованного опи­сания предметной области информационной системы в рамках модели «объекты-связи» является использование техники ER-диаграмм.

В качестве примера ER-диаграммы можно привести инфологическую схе­му предметной области сведений информационной системы, предназначенной для накопления данных о научной работе в каком-либо учебном или исследовательском учреждении (рис. 1).

Рис. 1. Инфологическая схема предметной области информа­ционной системы со сведениями о научной работе

Одним из недостатков использования ER-диаграмм Бахма­на для описания формализованных схем (моделей) предметных областей информационных систем является их статичность, не позволяющая наглядно и непосредственно отображать процес­сы, в которые вовлечены сущности и которым подвержены от­ношения (связи). Отчасти подобные проблемы преодолевают­ся введением дополнительных сущностей, выражающих соб­ственно процессы и ситуации — событие, действие, момент времени. Аналогичным образом в некоторых случаях вводятся пространственные сущности для адекватного представления сущностей и отношений предметной области—маршрут, мес­то, населенный пункт, здание, элемент здания, зона и т. д.

Вторым уровнем представления информации в информа­ционной системе является схема базы данных, (называемая еще логической структурой данных), представля­ющая описание средствами конкретной СУБД инфологической схемы предметной области (информационные объекты, рекви­зиты, связи).

Понятие схемы БД

Организация и поддержание логической структуры дан­ных (схемы базы данных) обеспечивается средствами модели организации данных. Модель данных определяется способом организации данных, ограничениями целостности и множе­ством операций, допустимых над объектами организации дан­ных. Соответственно модель данных разделяют на три состав­ляющие — структурную, целостную и манипуляционную.

Схема базы данных содержит также ограничения целост­ности данных. Ограничения целостности представляют собой набор установок и правил по типам, диапазонам, соотношени­ям (и т. д.) значений атрибутов объектов, характеристик и осо­бенностей связей между объектами.

Третий и самый «низкий» уровень представления инфор­мации в фактографических информационных системах выражается внутренней схемой базы данных, определяющей струк­туру организации и особенности хранения информационных массивов, в которых и находятся собственно сами данные.

Внутренняя схема баз данных фактографических АИС

Изначально и по сей день программное обеспечение АИС (СУБД) в качестве места физического размещения данных ори­ентировано на внешнюю (дисковую) память. Размещение данных во внешней памяти, точнее эффек­тивность доступа к ним во внешней памяти, существенно вли­яет на эффективность обработки данных. В результате важным аспектом АИС является внутренняя схема базы данных, кото­рую организует и поддерживает СУБД.

В общем плане внутренняя схема базы данных включает три основных компонента, представленные на рисунке 2.

Рис. 2. Состав внутренней схемы базы данных

Центральным компонентом внутренней схемы являются ин­формационные массивы, включающие собственно данные (ин­формационных объектов логической схемы БД, т.е. в реляци­онных СУБД таблиц), и массивы индексов, являющихся специ­альными дополнительными конструкциями для ускорения доступа к данным основных информационных объектов. Ин­формационные массивы в большинстве СУБД состоят из од­ной или нескольких так называемых страниц, каждая из которых содержит совокупность некоторых единичных элементов, называемых физическими записями. В результате, единичным элементом внутренней схемы баз данных АИС является физи­ческая запись, в большинстве случаев совпадающая по смыслу с логической записью, т. е. в реляционных СУБД с табличной строкой.

Способы организации записей в страницах (расположение, добавления, корректировка, удаление) составляют физические структуры данных, которые образуют третий (низший) уро­вень представления информации в информационной.

Важным компонентом внутренней структуры является ка­талог БД, в котором размещается системная информация по логической структуре БД, включающая описание основных ин­формационных объектов (имена, структура, параметры, связи) и ограничения целостности данных. Организация системной информации БД определяется особенностями конкретной СУБД, а сам каталог может входить непосредственно в файлы данных (область описателей данных) или составлять отдель­ный информационный массив.

Как уже отмечалось, в состав автоматизированного банка данных АИС помимо самой базы данных входит и прикладной компонент, образуемый совокупностью интерфейсных элемен­тов представления, ввода и обработки данных, типовых запро­сов и процедур обработки данных, а также «событий» и «пра­вил», отражающих правила и специфику предметной области АИС (так называемые «правила бизнеса»). Соответственно во внутренней схеме БД выделяется специальная область, в кото­рой размещается информация по прикладному компоненту АИС.

Все три части внутренней структуры и их составные эле­менты (например, информационные массивы отдельных инфор­мационных объектов БД) могут размещаться в одном едином файле базы данных или в разных файлах. Во втором случае внутренняя схема БД определяется совокупностью и порядком расположения данных файлов.

Заключение

Предметная область - часть реального мира, подлежащая изучению с целью организации управления и, в конечном счете, автоматизации. Предметная область представляется множеством фрагментов, например, предприятие - цехами, дирекцией, бухгалтерией и т.д. Каждый фрагмент предметной области характеризуется множеством объектов и процессов, использующих объекты, а также множеством пользователей, характеризуемых различными взглядами на предметную область.

В теории проектирования информационных систем предметную область (или, если угодно, весь реальный мир в целом) принято рассматривать в виде трех представлений:

1. представление предметной области в том виде, как она реально существует;

2. как ее воспринимает человек (имеется в виду проектировщик базы данных);

3. как она может быть описана с помощью символов.

Т.е. мы имеем дело с реальностью, описанием (представлением) реальности и с данными, которые отражают это представление.

Проектирование банков данных фактографических АИС представляет собой процесс сложный многоуровневый процесс, построенный на определённых принципах. Соблюдение этих принципов важно для получения необходимых результатов.

Список использованной литературы

1. Гайдамакин Н. А., «Автоматизированные информационные системы, базы и банки данных», Екатеринбург: Издательство «Гелиос АРВ», 2008г.

2. Курс лекций по дисциплине «Информационные технологии в налогообложении»

3. Интернет-сайты