13. Что такое "модель данных" в системе управления базами данных? Какие модели данных могут использоваться в системах управления базами данных?
Ядром любой системы БД является понятие модели данных.
Модель данных – правила порождения допустимых для данной СУБД видов структур данных, возможные операции над такими структурами.
Имеются три основных подхода к представлению моделей данных: иерархический, сетевой и реляционный и постреляционный. Отличительным признаком указанных моделей является различие в способах представления взаимосвязей между объектами базы или сущностями.
При иерархическом подходе данные представлены в виде записей и связей, причем формируемая при их помощи модель данных имеет структуру простого дерева: выделяется корневой элемент (запись), который может иметь любое число подчиненных элементов (типов записей), в свою очередь каждый подчиненный элемент также может иметь подчиненные элементы более низкого уровня и т.д. Иерархическая модель данных базируется на графическом представлении взаимосвязей объектов и выражает вертикальные связи подчинения нижнего уровня высшему.
Сетевая модель данных основывается также на графическом представлении взаимосвязей объектов. Однако здесь помимо вертикальных связей существуют и горизонтальные связи, то есть допускает подчиненность одного объекта многим объектам.
Сетевой подход позволяет наиболее естественным образом моделировать связи многие ко многим:
 БД реляционной модели основаны на математической теории отношений и опираются на систему понятий, важнейшими из которых являются таблица, отношения, строка, столбец, первичный ключ, внешний ключ. В реляционной модели данные представляются в виде двумерных таблиц, связанных между собой определенными отношениями. Все операции над базой данных сводятся к манипуляциям с этими таблицами. Связи здесь задаются в явной форме. Таблица реляционной БД состоит из некоторого числа однотипных записей (все записи обладают одним и тем же набором атрибутов, или полей, хотя для каждой записи атрибут может принимать свое собственное значение), или кортежей. В каждой таблице должен иметься атрибут (или совокупность атрибутов), значение которых никогда не повторяется и однозначно идентифицирует каждую ее строку – этот уникальный атрибут -называющийся первичным ключом или ключевым полем. А сами атрубуты называют доменами.
Постреляционная модель данных, в сущности, является развитием реляционной модели, с тем отличием, что в ней снято ограничение на атомарность (неделимость) атрибутов, т.е. то что атрибут (поле) каждой записи может содержать только одно значение. В постреляционной модели, напротив, поле может содержать несколько значений, или даже целую таблицу. Таким образом, появляется возможность "вложить" одну таблицу в другую.
| 14. Качественные характеристики информации. Приведите не менее 10 качественных характеристик информации и прокомментируйте их.
Для качественной оценки информации учитываются семантическая и прагматическая стороны. Смысловое содержание информации целесообразно оценивать по способности пользователя (получателя) информации принимать и понимать поступающее сообщение. С этой целью используется понятие «тезаурус» - совокупность сведений, которыми располагает пользователь или система. Прагматическая ценность информации определяет ее полезность для достижения поставленной цели. Эта характеристика информации достаточно условна, поскольку определяется способностями использования данных в конкретной системе. При этом рассматриваются такие свойства информации, как достаточность, актуальность, доступность, своевременность, достоверность, точность и другие.
Достаточность (полнота) информации означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения состав (набор показателей). Понятие полноты информации связано с ее смысловым содержанием (семантикой) и прагматикой. Как неполная, т.е. недостаточная для принятия правильного решения, так и избыточная информация снижает эффективность принимаемых пользователем решений
Доступность информации восприятию пользователя обеспечивается выполнением соответствующих процедур ее получения и преобразования. Например, в информационной системе информация преобразовывается к доступной и удобной для восприятия пользователя форме. Это достигается, в частности, и путем согласования ее семантической формы с тезаурусом пользователя.
Актуальность информации определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент ее использования и зависит от динамики изменения ее характеристик и от интервала времени, прошедшего с момента возникновения данной информации
Своевременность информации означает ее поступление не позже заранее назначенного момента времени, согласованного с временем решения поставленной задачи.
Точность информации определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления
Достоверность информации определяется ее свойством отражать реально существующие объекты с необходимой точностью. Измеряется достоверность информации доверительной вероятностью необходимой точности, т.е. вероятностью того, что отображаемое информацией значение параметра отличается от истинного значения этого параметра в пределах необходимой точности.
Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности. Устойчивость информации, как и репрезентативность, обусловлена выбранной методикой ее отбора и формирования.
Репрезентативност ь информации связана с правильностью ее отбора и формирования в целях адекватного отражения свойств объекта. Важнейшее значение здесь имеют:
ü правильность концепции, на базе которой сформулировано исходное понятие;
ü обоснованность отбора существенных признаков и связей отображаемого явления.
Нарушение репрезентативности информации приводит нередко к существенным ее погрешностям
Содержательность информации отражает семантическую емкость, равную отношению количества семантической информации в сообщении к объему обрабатываемых данных
| 15. В чем выражается принцип независимости данных от прикладных программ при использовании баз данных
Качественно новый этап информационных технологий связан с использованием в АИС баз данных (БД, DB) и систем управления базами данных. В наиболее общем виде базу данных определяют как совокупность взаимосвязанной информации. Уже в этом определении можно рассмотреть важную особенность БД - она включает не только сами данные, но и взаимосвязи между ними. Одной из главных идей базы данных является совместное хранение данных с их описаниями. Благодаря этому хранимые данные становятся «открытыми», понятными для любого числа приложений, работающих с базой. Это делает базу данных самостоятельным информационным ресурсом, который может многократно использоваться различными приложениями, оставаясь при этом независимым от них.
Кроме того, что база описывает данные, объясняет их значение и структуру, она поддерживает определенные ограничения, накладываемые на эти данные, например, определяет тип данных, их размерность и т.п.
База данных представляет собой некий информационный ресурс структурированных данных, предназначенный для многоцелевого, многократного использования в конкретных предметных областях.
Базы данных работают под управлением систем управления базами данных, которые определяют как совокупность языков и программ, необходимых для работы с базой данных. СУБД позволяют создавать базы данных, вносить и изменять информацию в них, осуществлять доступ к этой информации. Схема организации программного и информационного обеспечения в случае использовании СУБД будет принципиально иной:
| 16. Понятие жизненного цикла ИС.
Под жизненным циклом системы обычно понимается непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания системы и заканчивается в момент ее полного изъятия из эксплуатации.
Стадии жизненного цикла ИС:
1. Предпроектная стадия.
2. Стадия проектирования..
3. Стадия разработки.
4. Стадия внедрения.
5. Стадия промышленной эксплуатации.
6. Стадия модернизации или отказ от использования.
Чтобы показать цикл надо нарисовать стрелки от пункта 6 и пункта 5 к пункту 1.
| |
21.Состав и характеристика обеспечивающих подсистем любой информационной системы.
Структуру информационной системы составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами. Подсистема – это часть системы, выделенная по какому-либо признаку.
Среди обеспечивающих подсистем обычно выделяют информационное, техническое, технологическое, программное, организационное и правовое обеспечение.
Подсистема информационного обеспечения представляет собой единую систему классификации и кодирования информации, унифицированную систему документации, схемы информационных потоков, циркулирующих в экономической системе, а также методологию построения, состав и содержание баз данных. ИО призвано обеспечивать технологическое единство, однозначность описания и связи между показателями, своевременное формирование и выдачу оперативной и достоверной информации для принятия управленческих решений.
Структурно информационное обеспечение АИС состоит из двух частей: внемашинного информационного обеспечения и внутримашинного информационного обеспечения:
Техническое обеспечение (ТО) представляет собой комплекс технических средств сбора, хранения, передачи, обработки и представления информации. Состав представлен в след таблице:
| Функция
| Тех. средство
| | Обработка (преобразование информации)
| Компьютеры, компьютерные сети
| | Сбор и ввод
| Клавиатура, сканер, мышь, световое перо, устройство речевого ввода
| | Хранение
| Машинная память (внутренняя и внешняя)
| | Представление и вывод
| Мониторы, принтеры, плоттеры
| | Передача
| Средства связи и передачи данных в локальных и глобальных сетях
|
Программное обеспечение (ПО) - одна из центральных обеспечивающих подсистем АИС. Именно ПО определяет порядок и алгоритмы функционирования технических средств при выполнении процессов обработки данных; таким образом, оно является связующим звеном между техническим и информационным обеспечением.
Программное обеспечение - это совокупность программ, реализующих функции и задачи АИС и обеспечивающих устойчивую работу комплексов технических средств. При этом под программой понимают данные, предназначенные для управления конкретными компонентами информационной системы в целях реализации определенного алгоритма.
Структурно в программном обеспечении выделяют две части:
ü общее (системное) программное обеспечение (предназначено для обеспечения работы различных компонентов АИС, а также тестирования, разработки и оптимизации ПО в целом);
ü прикладное (специальное) программное обеспечение (предназначено для решения прикладных задач).
Организационное обеспечение – совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.
Организационное обеспечение реализует следующие функции:
ü анализ существующей системы управления организацией, где будет использоваться ИС, и выявление задач, подлежащих автоматизации;
ü подготовку задач к решению на компьютере, включая техническое задание на проектирование ИС и технико-экономическое обоснование ее эффективности;
ü разработку управленческих решений по составу и структуре организации, методологии решения задач, направленных на повышение эффективности системы управления.
Правовое обеспечение – совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функционирование информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации.
Главной целью правового обеспечения является укрепление законности.
В состав правового обеспечения входят законы, указы, постановления государственных органов власти, приказы, инструкции и другие нормативные документы министерств, ведомств, организаций, местных органов власти. В правовом обеспечении можно выделить общую часть, регулирующую функционирование любой информационной системы, и локальную часть, регулирующую функционирование конкретной системы.
Правовое обеспечение этапов функционирования информационной системы включает:
ü статус информационной системы;
ü права, обязанности и ответственность персонала;
ü правовые положения отдельных видов процесса управления;
ü порядок создания и использования информации и др.
| |
| 17. Что такое инструментальная информационная система, какие функции она выполняет? Могут ли инструментальные системы входить в состав прикладных программных продуктов? Приведите примеры инструментальных систем.
Инструм с-мы создаются для написания программных средств, поскольку для их написания необх-ма особая инструм среда.
Они состоят из языка программирования, транслятора программ на этом языке (компилятора или интерпретатора) и средств конструирования программ. Системы программирования могут включать и другие элементы - отладчики программ, редакторы программных текстов и т.п. Они используются для разработки и отладки как общего, так и прикладного программного обеспечения.
К средствам конструирования программ с помощью компьютера можно отнести CASE-технологии (от английского «Computer-Aided System Engineering» - автоматизированная разработка ПО).
Функции ИС:
ü улучшают качество создаваемых АИС за счет применения современных методов проектирования, формализации проекта, за счет средств автоматического контроля;
ü дают возможность создавать прототип будущей АИС, что позволяет на ранних этапах оценить ожидаемый результат;
ü ускоряют процесс проектирования и разработки системы;
ü освобождают разработчиков от рутинной работы, позволяя сосредоточиться на творческой части разработки проекта;
ü поддерживают развитие и сопровождение разработки АИС.
Инструм с-ма может входить в состав прикл прогр ср-в, а может и не входить.
Примеры: Microsoft Visual C++, Visual Fox Pro, Turbo Pascal, VBA, MS Access, 1С
| | | |
| 18. Структура информационной системы. Охарактеризуйте известные вам подходы к декомпозиции информационных систем.
АИС принадлежит к классу сложных объектов и как всякая система состоит из элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом. Множество этих отношений, совместно с элементами, образуют структуру системы. Признаки структуризации системы задаются в зависимости от стоящих перед ней задач. АИС подразделяется на подсистемы (крупные элементы), которые в свою очередь подразделяются на более мелкие элементы (например, блоки). Подсистема - это часть системы, выделенная по какому-либо признаку.
Наиболее известным подходом к структуризации АИС является выделение обеспечивающей и функциональной частей.
Функциональная часть определяет назначение АИС, ее основные цели, задачи и функции и представляет собой состав и перечень функциональных задач управления. Существуют различные подходы к классификации АИС. Например, по уровню в системе государственного управления выделяют отраслевые, территориальные и межотраслевые АИС. По среде функционирования объекта управления различают банковские АИС, страховые, налоговые, бухгалтерские и другие.
Обеспечивающая часть позволяет реализовать решение поставленных задач, раскрывая сущность и состав ресурсов, необходимых для функционирования АИС. Ее структура в значительной носит типовой характер и одинакова для АИС различных видов. Среди обеспечивающих подсистем выделяют: информационное, техническое, программное, технологическое, организационное, эргономическое, правовое и другие виды обеспечения.
Декомпозиция- процесс деления системы на части или элементы, удобные для каких-либо операций с нею. Цель Д.- разделение элементов на части, которые имеют меньшую сложность.
Существует 2 подхода в декомпозиции ИС:
ü структурный (функционально-модульный или алгоритмическая декомпозиция), в соответствии с которым функции системы разделяются на модули по функциональной принадлежности, и каждый модуль выполняет определенную последовательность действий в общем процессе. Рассматриваемая ИС делится на подсистемы, подсистемы – на комплексы задач и т.п. Принципы алгоритмической декомпозиции поддерживаются языком Турбо-Паскаль, являющимся хорошим инструментом структурного программирования.
ü объектно-ориентированная декомпозиция –процесс разбиения системы на части, соответствующие классам и объектам предметной области. Данный подход базируется на 3-х понятиях: объединение данных и методов в объекте; наследование и полиморфизм (один и тот же метод (процедура или функция) может быть использован различными объектами, связанными наследованием)
| 19. Перечислите известные вам подходы к количественной оценке информации. Единицы измерения информации в информационных системах.
Для количественной оценки информации в кибернетике существует понятие «энтропия», которое характеризует степень неопределенности передаваемых или принимаемых сообщений. Тогда информацию можно трактовать как меру уменьшения неопределенности при совершении какого-либо события и чем менее вероятно сообщение, тем больше информации оно содержит.
Комбинаторное определение количества информации, исторически появившееся первым, характеризуется использованием математических функций, оперирующих с конечными множествами элементов, образующих какое-либо сообщение или систему
Наиболее известным и широко применяемым на практике является вероятностный подход к измерению информации. Главной отличительной особенностью вероятностного подхода от комбинаторного является тот факт, что он основан на вероятностных допущениях относительно пребывания какой-либо системы в различных состояниях. При этом общее число элементов (микросостояний, событий) системы не учитывается. За количество информации здесь принимается снятая неопределенность
Алгоритмический подход. Исходя из того, что "по существу наиболее содержательным является представление о количестве информации "в чем-либо" (Х) и "о чем-либо" (Y)" А.Н. Колмогоров для оценки информации в одном конечном объекте относительно другого конечного объекта предложил использовать теорию алгоритмов. За количество информации при этом, принимается значение некоторой функции от сложности каждого из объектов и длины программы (алгоритма) преобразования одного объекта в другой.
Синтаксическая мера количества информации оперирует с обезличенной информацией, не выражающей смыслового отношения к объекту.
Формула К.Шеннона
I = - Log2P
I = - Log20.5 = 1 (bit)
Единицы измерения:
1 бит
1 байт = 8 бит
1Кбайт = 1024 байт
1Мбайт = 1024Кбайт
1Гбайт = 1024 Мбайт
1Тбайт = 1024Гбайт
| 20.Укажите на основные особенности реляционного подхода к организации данных в системах управления базами данных.
Реляционные модели характеризуются табличным представлением данных и возможностью использования формального аппарата реляционной алгебры и реляционного исчисления для обработки данных. Таблицы связаны между собой определенными отношениями.
Основными понятиями реляционных баз данных являются:
ü тип данных (допускается хранение символьных, числовых данных, битовых строк, специализированных числовых данных (таких как "деньги"), а также специальных "темпоральных" данных (дата, время, временной интервал).,
ü домен (допустимое потенциальное множество значений данного типа. Например, домен "Имена" определен на базовом типе строк символов, но в число его значений могут входить только те строки, которые могут изображать имя (в частности, такие строки не могут начинаться с мягкого знака).).
ü атрибут,
ü кортеж (это набор именованных значений заданного типа);
ü первичный ключ ( набор атрибутов, значения которых однозначно определяют кортеж отношения. В набор атрибутов первичного ключа не должны входить такие атрибуты, которые можно отбросить без ущерба для основного свойства);
ü отношение ( это множество кортежей, соответствующих одной схеме отношения).
Остановимся теперь на некоторых важных свойствах отношений:
ü Отсутствие кортежей-дубликатов;
ü Отсутствие упорядоченности кортежей (дает дополнительную гибкость СУБД при хранении баз данных во внешней памяти и при выполнении запросов к базе данных);
ü Отсутствие упорядоченности атрибутов(однако часто в качестве неявного порядка атрибутов используется их порядок в линейной форме определения схемы отношения);
ü Атомарность значений атрибутов(среди значений домена не могут содержаться множества значений (отношения). Принято говорить, что в реляционных базах данных допускаются только нормализованные отношения или отношения, представленные в первой нормальной форме)
Согласно Дейту, реляционная модель состоит из трех частей, описывающих разные аспекты реляционного подхода: структурной части, манипуляционной части и целостной части.
В структурной части модели фиксируется, что единственной структурой данных, используемой в реляционных БД, является нормализованное n-арное отношение.
В манипуляционной части модели утверждаются два фундаментальных механизма манипулирования реляционными БД - реляционная алгебра и реляционное исчисление.
Наконец, в целостной части реляционной модели данных фиксируются два базовых требования целостности:
ü требование целостности сущностей (объекту или сущности реального мира в реляционных БД соответствуют кортежи отношений, другими словами, любое отношение должно обладать первичным ключом.).
ü требование целостности по ссылкам (или требование внешнего ключа, состоит в том, что для каждого значения внешнего ключа, появляющего в отношении, на которое ведет ссылка, должен найтись кортеж с таким же значением первичного ключа, либо значение внешнего ключа должно быть полностью неопределенным (т.е. ни на что не указывать).
| |
Кейт Бланшетт 