Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Общая часть
• 1.1 Цель и назначение разработки проекта
• 1.2 Анализ существующих технологий
• 1.3 Выбор средств и технологий
• 2. Практическая часть
• 2.1 Руководство пользователя
• 3. Описание и расчет трудоемкости работ и затрат на разработку
• Заключение
• Список используемых источников
• Приложение А
• Введение
• Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка и создание информационной системы, которая позволит работать с данными учащихся по успеваемости, которая предназначена для преподавателей и администрации Хабаровского машиностроительного техникума. Программный продукт сможет обеспечить просмотр информации, своевременное и корректное внесение изменений, быстрый и удобный поиск необходимых сведений в базе данных.
• В выпускной квалификационной работе необходимо разработать:
• - техническое задание;
• - информационную базу данных;
• - интерфейс программы;
• - запросы пользователя;
• - программный продукт;
• - программную документацию;
• - пояснительную записку.
• В соответствии с целью были сформулирован следующий ряд задач:
• - выполнить анализ требований и определить степень функциональности разрабатываемой системы;
• - выполнить обзор и провести анализ существующих систем обработки и визуализации данных;
• - определить задачи, технологию и программные средства разработки;
• - спроектировать и разработать информационную систему для учебного заведения;

В первом разделе описаны некоторые из имеющихся на рынке технологий и программных решений, предназначенных для обработки данных, сделан анализ их преимуществ и недостатков, которые способствовали выбору конкретного технического решения, рассматривается средства и технологии, язык программирования, программные решения для создания БД.

Во втором разделе описывается процесс поэтапной разработки информационной системы.

В третьем разделе сделан расчет затрат на разработку определение трудоемкости работ по реализации проекта.

Заключение включает в себя подведение итогов, результаты проведенной работы по разработке информационной системы.

1. Общая часть

Разработка программного продукта - информационная система "База данных "Успеваемость студентов КГБОУ "СПО "ХМТ" выполняется в соответствии с заданием на выпускную квалификационную работу по специальности 230111 по дисциплине "Компьютерные сети".

1.1 Цель и назначение разработки проекта

Программное решение, разрабатываемое в данной работе, предназначено для осуществления частичной автоматизации документооборота внутри учебного заведения - контроля успеваемости учащихся. Актуальность разработки обусловлена тем, что на данный момент значительно усложнен процесс анализа успеваемости студентов в связи большим количеством дисциплин и, как следствие, изучением большого количества документации: зачетных книжек, журналов успеваемости по предметам и т.п. В связи с данными условиями существует потребность в разработке и внедрении в учебный процесс специализированных программно-технических средств, способных оптимизировать и повысить уровень оперативности процесса контроля успеваемости студентов.

На данный момент для документооборота в учебных заведениях, в основном, используются программные средства прикладных программ очень обобщенного и универсального характера, не учитывающие специфику конкретного учебного заведения, либо обладающие избыточной функциональностью для решения данной задачи, в связи с чем их использование представляется не вполне рациональным. Вследствие этого, на осуществление контроля и анализа уровня успеваемости учащихся затрачивается большое количество рабочего времени. При помощи разрабатываемого в настоящей работе программного продукта, ориентированного на работу в конкретной предметной области, появится возможность оптимизировать процесс контроля успеваемости студентов техникума.

Использование базы данных успеваемости студентов позволит освободить от трудоемкого процесса изучения большого количества информации, списка студентов техникума и их результатов учебы, обеспечит оперативный и качественный контроль успеваемости, чем поспособствует повышению эффективности учебного процесса.

Описание технологического процесса

Перед каждой сессией составляется реестр успеваемости студентов. В соответствии с этим реестром, составляется список студентов, имеющих задолженности по предметам, либо пропуски занятий. В ходе составления списков и реестров используется информация из журналов успеваемости групп и зачетных книжек студентов. Если данную информацию вносить в реестр оперативно, то это позволит в любой момент иметь актуальную информацию о неуспевающих студентах и позволит избежать трудоемкого рутинного процесса накануне сессий или контрольных срезов.

Исходя из выше описанной последовательности процесса, можно выделить следующие задачи пользователей программного продукта:

1. Внесение и, при необходимости, модификация информации об успеваемости в базу данных.

2. Отбор и группировка данных о неуспевающих студентах с визуализацией и конкретизацией информации.

Требования к программной реализации системы

Программный продукт должен выполнять следующие функции: хранение информации, возможность просмотра списка всех неуспевающих студентов, а также выполнить поиск по фамилии студента, сортировку.

Требования к функциональным характеристикам

"Базы данных "Успеваемость студентов КГБОУ "СПО "ХМТ" должна выполнять следующие функции:

- хранение информации об успеваемости студентов;

- просмотр информации;

- добавление данных в имеющийся список;

- поиск информации;

- удаление информации;

- редактирование данных;

- сортировка списка.

Требования надежности и условий эксплуатации. Требования к параметрам и составу технических средств

Требования надежности. Для обеспечения надежного использования и функционирования базы данных необходимо применение следующих методов:

- контроль со стороны базы данных, за корректностью информации вводимой пользователем;

- восстановление работоспособности базы данных в случае возникновения сбоев.

Требования к условиям эксплуатации. Для эксплуатации данного программного продукта предъявляются следующие требования к уровню подготовки пользователей:

- пользователь должен обладать общим представлением о работе на персональной ЭВМ типа IBM PC;

База данных успеваемости студентов техникума основана на применении типовых программных средств и может быть освоена в кратчайшие сроки в процессе ее использования.

Для проведения периодических определенных сервисных работ по обслуживанию программы требуются услуги программиста по сопровождению, удовлетворяющего следующим требованиям:

- знание аппаратного-технического состава компьютера;

- навыки и опыт администрирования ОС MicrosoftWindowsME/NT/2000/ 2003/XP/7;

- знание особенностей работы с пакетом MicrosoftOffice, в частности с MSAccess 2003.

Требования к составу и параметрам технических средств. Для обеспечения эффективной работы программы необходимо оборудование, требования к характеристике которого представлены в Таблице 1.

Таблица 1.Системные требования, предъявляемые к рабочей станции программного продукта

Требования	Конфигурация технических средств программного комплекса
	Windows ХР	Windows 7	MS Office 2003
Минимальная частота процессораMHz	1400	2800	2400
Рекомендуемая частота процессора MHz	2000	3400	3400
Минимальный объем оперативной памяти, Mb	512	1500	1500
Рекомендуемый объем оперативной памяти, Mb	2000	4000	4000
Пространство на диске, Gb	20	100	60

Рабочие станции могут работать под управлением таких операционных систем MicroSoftWindows (определяется требованиями MicroSoftОffice 2003) как:

- MicroSoft Windows 2000 Professional;

- Microsoft Windows XP (Home/Professional)

- MicrosoftWindows 7;

Для хранения БД потребуется приблизительно 50 Мb дисковой памяти.

1.2 Анализ существующих технологий

Информационной системой называется совокупность программных и технических средств, выполняющих хранение, группировку и анализ большого количества информации. [5]

Информационные системы бывают электронными и не электронными. Неэлектронными информационными системами могут считаться:

- картотека в библиотеке;

- реестры регистратуры в больнице;

- и т.п.

Электронными информационными системами можно назвать:

- базу данных в отделе кадров;

- книжку кон 6тактов в моб. телефоне;

- ресурсы сети Интернет.

Информационные системы подразделяются на две группы:

1. Системы с индивидуальным целевым назначением и областью применения.

2. Системы, которые являются частью какой-нибудь автоматизированной системы управления. Они могут являться важнейшим компонентом систем автоматизированного проектирования, интеллектуальных систем научных исследований.

К информационным системам с индивидуальным назначением относятся информационные поисковые и информационно-справочные системы.[7]

В задачи информационно-справочных систем входит обеспечение пользователя входной и результирующей информацией в привычном для него виде - решение задач планирования, управления, разработки и подготовки проектов производства и научных исследовательских работ по их постановке и имеющимся исходным данных, не зависимо от степени сложности в режиме диалога с ЭВМ, с использованием профессионального опыта и с принятием решений одновременно по нескольким критериям.

Системы 2-й группы, делятся на три отдельных класса:

- расчетно-логические (системы принятия решения),

- интеллектуальные - диалоговые (вопрос/ответ),

- экспертные системы.

Первый класс - системы принятия решения представляют собой системы, которые используются программой, реализующей модели принятия решения для конкретных задач, возникающих в профессиональной деятельности людей. Сущность задачи заключается в выборе некоторого подмножества среди имеющегося множества альтернатив или в упорядочивании и систематизации этих альтернатив.[4]

Интеллектуально-диалоговые системы используются при поиске методов решения задач интеллектуального типа с применением достижений в сфере информационных технологий относительно использования баз данных и баз знаний.

Экспертной системой считается система способная выполнять функции эксперта для решения определенных задач.

По степени автоматизации системы подразделяют на:

- информационные, информационно советующие;

- управляющие;

- самонастраивающиеся управляющие системы.[9]

Другими словами, можно констатировать существование трех видов информационных систем:

База данных - система, применяемая для хранения большого количества структурированной информации определённого типа. К базам данных справедливо можно отнести следующие примеры информационных систем:

- каталог книг в библиотеке;

- регистратура в больниц;

- книга контактов в мобильном телефоне;

- база данных сотрудников в отделе кадров.

Базой знаний считают систему, используемую для хранения больших объемов неструктурированной разнотипной информации.[5] К базам знаний относят такие информационные системы, как:

- книги в библиотеке;

- информация в сети Интернет.

Под информационно-аналитической системой понимают систему, предназначенную как для хранения, так и для анализа и обработки хранимой информации:

- Exсel;

- Access;

- STATISTICA;

- SPSS;

- 1С бухгалтерия и др.

В рамках информационной системы находится вся необходимая информация для выработки и принятия решений без воздействия на само существо решений, т.е. после проведение анализа принятие решения осуществляется человеком.[9]

Электронные информационные системы подразделяются на два класса в зависимости от способа хранения информации:

- несетевые информационные системы, которые работают в соответствии с технологией файл-сервер. Реализация работы данных систем ограничена одним отдельно стоящим компьютером, который не подключен к компьютерной сети (SPSS, STATISTICA, Excel);

- сетевые информационные системы, реализованные по технологии клиент-сервер. Подобные системы работают на подключённом к сети (локальной или Интернет) компьютере.

Для технологии "клиент-сервер" является характерным разделение функций приложения на три функциональных группы:

- группа ввода и отображения данных (организация взаимодействие с пользователем);

- группа прикладных функций, необходимых для данной предметной области;

- группа функций управления ресурсами (базой данных, файловой системой и т.д.);

Поэтому, любое приложение включает следующий набор компонентов:

- компонент представления данных;

- прикладной компонент;

- компонент для управления ресурсом;

Установление связи между компонентами реализуется по строго определенным правилам, которые называют "протоколом взаимодействия".[7]

Самым значимым отличием технологии клиент-сервер от файл-серверной технологии является способ хранения информации. Суть файл-серверной технологии заключается в том, что интерфейс системы и данные, которые она обрабатывает, хранятся на одном компьютере.[4]

При клиент-серверной технологии клиентами сети являются компьютеры пользователей, которые к этой сети подключены. Доступ к серверу клиенты получают через сеть.

Сервер сети - это основной компьютер, управляющий данной сетью. Все ресурсы, которыми располагает сервер, доступны клиентам сети, и любое изменение данных на сервере сразу видят все клиенты сети.

В информационной системе, построенной по клиент-серверной технологии, информация хранится на сервере, а на клиентских компьютерах хранится интерфейс информационной системы, через который пользователи информационной системы имеют возможность получать доступ к данным.

Таблица 2 - Сравнение свойств технологий файл-сервер и клиент-сервер

Преимущества и недостатки технологии Файл-Сервер:	Преимущества и недостатки технологии Клиент-Сервер:
+	простота разработки;	+	простота синхронизации данных;
+	независимость компьютера от сети;	+	небольшая цена аппаратного обеспечения (мощным/дорогим должен быть только сервер);
+	высокая защищенность от несанкционированного доступа;	+	возможность оперативного изменения структуры данных;
-	неоперативное обновление данных на нескольких компьютерах;	-	низкая защищенность от несанкционированного доступа;
-	высокая стоимость компьютеров;	-	зависимость от компьютерной сети;
-	Сложность и трудоемкость изменения структуры данных.	-	общая высокая стоимость.

С точки зрения разработки и использования, любая из информационных систем или баз данных обладает тремя основными компонентами:

- файл данных - расположенный на сервере или локальном компьютере файл, в котором содержится структура данных. Структурой данных считаются таблицы, фильтры, запросы, а также пользовательские функции, сохраненные процедуры, триггеры и диаграммы;

- объект связи - компонент, принадлежащий языку программирования, который связывает файл данных с интерфейсной частью информационной системы или базы данных;

- интерфейс информационной системы - это комплекс функциональных средств, организовывающий взаимодействие системы с конечным пользователем или другой системой. Он может использоваться как на сервере, так и на клиентском компьютере. [5]

Понятие и виды баз данных

База данных представляет собой комплекс организованных специальным образом данных, которые находятся на хранении в памяти вычислительной системы и характеризуют состояние объектов и виды их взаимосвязей в отдельной предметной области применения.

Банк данных - это система специальным образом организованных данных (баз данных), технических, языковых, программных, организационно-методических средств и методов, предназначенных для централизованного накопления с последующим коллективным многоцелевым использованием данных.[4]

Как правило, базы данных создаются не с целью решения какой-либо конкретной задачи одного пользователя, а для многократного и многоцелевого использования. Необходимо стремиться, чтобы весь спектр информации, описывающей предметную область, вносилась в базу данных однократно, накапливалась и содержалась в актуальном состоянии централизовано, а все пользователи, которым необходима эта информация, должны иметь к ней доступ и возможность с ней работать.

Базы данных - это организованные по определенным правилам данные, или системы взаимосвязанных данных, целостность которых организовывается и поддерживается при помощи специальных программных средств.

Для функционирования банка данных необходимо использование специальных языковых и наличие программных средств (называемых СУБД), призванных облегчить пользователю выполнение всех операций, по организации хранения данных, доступа к ним и их корректировки.[9]

База данных выступает основной компонентой банка данных, и преобладающая часть классификационных признаков зависят именно от нее.

По форме представления информации системы делятся на аудио и визуальные, а также мультимедиа системы. Эта классификация характеризует вид, в котором информация хранится в базе данных и выдается из нее пользователям: в форме звука, изображения, или существует возможность использовать разные формы отображения данных. Понятие "изображение" здесь понимается в широком смысле - в этом качестве может быть представлен как символьный текст, так и неподвижное графическое изображение (чертежи, рисунки, фотографии, географические карты и т.п.).

В зависимости от характера организации данных, БД могут быть неструктурированными, частично структурированными и структурированными. Эта классификация относится к информации, которая представлена в символьном виде. Примером неструктурированной БД могут быть базы, организованные в виде семантических сетей. К частично структурированным базам можно отнести БД в виде текста или цифровой информации, а также гипертекстовые системы. Для структурированных БД требуется предварительное проектирование и описание структуры БД. Только после выполнения этих процедур такие базы данных могут заполняться данными для обработки и хранения. [8]

Структурированные БД, в зависимости от типа используемой модели, могут быть:

- иерархическими,

- сетевыми,

- реляционными,

- смешанными,

- мультимодельными.

Данная классификация по типу модели справедлива не только для баз данных, но и для СУБД. [5]

Для структурированных БД характерным является наличие нескольких уровней информационных единиц, которые входят одна в другую. В большинстве структурированных систем поддерживаются уровни поля, записи и файла.

Наименьшей семантической единице информации соответствует поле; совокупность полей или/и других, более сложных информационных единиц, используемых в конкретной СУБД, образуют запись, а из множества однотипных записей создается файл базы данных. Большинство современных СУБД способны в явном виде поддерживать также и уровень базы данных, реализованных как совокупность взаимосвязанных файлов БД.[7]

Иерархические и сетевые модели отличаются тем, что между информационными единицами (записями, размещенными в разных файлах) могут формироваться определенные связи.

По способу организации хранения данных и характеру обращения к ним, базы данных могут быть локальными (персональными), общими (интегрированными, централизованными) и распределенными.

Персональная (локальная) база данных - это БД, которая предназначена для локального использования одним пользователем. Такие БД могут создаваться самостоятельно каждым пользователем, а могут быть извлечены из общей БД.

Для интегрированных и распределенных БД характерно наличие возможности одновременного обращения к одной и той же информации нескольких пользователей (параллельный/многопользовательский, режим доступа).[6]

Кроме этого, распределенные БД обладают характерными особенностями, связанными с тем, что разные части БД физически могут храниться на разных ЭВМ, а логически, для пользователя, они представляют собой единый информационный массив.

Реляционная модель данных конкретной предметной области - это набор отношений, которые могут изменяться во времени. При формировании информационной системы, с помощью совокупности отношений можно организовывать хранение данных об объектах предметной области и осуществлять моделирование связей между ними.

Важнейшим понятием является отношение, которое представляет собой двумерную таблицу с некоторыми данными.

Сущность - это любой объект, данные о котором находятся в базе данных. Данные о сущности находятся в отношении.[5]

Свойства, характеризующие сущность, представлены в атрибутах. Каждый атрибут в структуре таблицы именуется и ему соответствует заголовок столбца таблицы.

Для реляционной модели характерна ориентация на организацию данных посредством двумерных таблиц. Каждая из таких реляционных таблиц представляет собой двумерный массив и имеет следующие свойства:

- Каждый элемент таблицы - это одним элемент данных.

- Каждый столбец имеет свое уникальное имя.

- В таблице отсутствуют одинаковые строки.

- Все столбцы в таблице являются однородными, то есть в столбце все элементы имеют одинаковый тип.

- Порядок расположения столбцов и строк может быть произвольным.

Между различными таблицами, в зависимости от структуры БД, может быть установлено отношение "один ко многим", которое обозначает, что каждой записи в одной таблице соответствует несколько записей из другой таблицы, или отношение "многие ко многим", в соответствии с которым одной записи в первой таблице соответствует много записей из второй и наоборот. Тип отношения "многие ко многим" реализуется с помощью двух и более отношений "один ко многим".[9]

СУБД реляционного типа, которые ориентированы на создание систем операционной обработки данных, являются менее эффективными при выполнении задач аналитической обработки информации, чем многомерные базы данных. Причин этому несколько: во-первых, это наличие достаточно жестких ограничений, которые накладывает существующая реализация языка SQL. В качестве пример такого реально существующего ограничения можно привести предположение о том, что в реляционной базе данные неупорядочены (или точнее сказать, упорядочены случайным образом). При этом, для их упорядочивания при каждом обращении к базе данных необходимы дополнительные затраты времени на проведение сортировки. В аналитических системах занесение и выборка данных происходит большими порциями. Но данные, после того как они занесены в базу данных, в течение длительного периода времени остаются неизменными.[2] И здесь более эффективным и рациональным оказывается хранение данных в виде частично денормализованных таблиц, когда для увеличения скорости и производительности могут сохраняться не только детализированные значения, но предварительно вычисленные и агрегированные. А для навигации и выборки могут применяться специализированные методы индексации и адресации, которые основаны на предположении о малоподвижности и малой изменчивости данных в базе данных. Иногда такой способ организации данных, называют предвычисленным, указывая тем самым, на то, что он отличается от нормализованного реляционного подхода, в котором предполагается динамическое вычисление каких-либо итогов (агрегация) и установление между реквизитами из разных таблиц определенных связей (операции соединения).[7]

Одной из важнейших задач при проектировании и эксплуатации систем обработки данных (СОД), является обеспечение целостности данных. Проблема целостности заключается в обеспечении поддержания правильности данных, содержащихся в базе данных в любой момент времени. Понятие целостности можно сформулировать как непротиворечивость и актуальность информации, ее защищенность от несанкционированного изменения и разрушения.

Целостность входит в ряд аспектов информационной безопасности вместе с доступностью и возможностью получить необходимую информационную услугу, и конфиденциальностью - организацией защиты от несанкционированного прочтения или извлечения.[5]

Целостность данных реализуется путем описания набора специальных предложений, которые называются "ограничения целостности". Ограничения целостности представляют собой формулирование допустимых значениях для отдельных информационных единиц и связей между ними. Определяются эти ограничения, как правило, в зависимости от особенностей предметной области. Выполнение ограничений целостности выполняется при осуществлении операций над БД.

Пользователей БД можно разделить на 3 категории: администрация БД, прикладные программисты БД и конечные пользователи. Каждая группа пользователей имеет свой взгляд на БД и использует свою терминологию при выражении своих информационных потребностей и решении задач.

Для обеспечения адекватного способа восприятия БД каждой из категорий ее пользователей и с целью удовлетворения их информационных потребностей было решено ввести иерархию пользовательских представлений или, другими словами, уровни абстракции данных. К числу важнейших функций СУБД, также, относится поддержание всех этих уровней абстракции данных. Таким образом, архитектура СУБД является многоуровневой. Для реализации каждого из уровней абстракции данных используется соответствующая функциональная компонента СУБД. Из этого следует, что архитектура СУБД представляет собой совокупность ее функциональных компонент, а также комплекс средств по обеспечению их взаимодействия как друг с другом, так и с пользователями БД.[9]

В 1975 г. Американским национальным институтом стандартизации (ANSI) была предложена 3-х уровневая модель архитектуры СУБД с поддержкой 3-х соответствующих уровней абстракции данных - концептуального, внутреннего и внешнего. Данную модель можно считать универсальной в том смысле, что под ее описание подходит архитектура практически любой СУБД. [4]

Каждый из уровней архитектуры СУБД предполагает поддержку соответствующей модели БД, отражающей интересы и потребности всех категорий пользователей в одной и той же БД.

Таким образом, совокупность моделей БД, которые соответствуют уровням абстракции данных определенной предметной области, и называется архитектурой БД.

Так, концептуальный уровень архитектуры СУБД служит для поддержания единой точки зрения на БД всеми категориями пользователей и общей для всех ее приложений, то есть, независимо от них. Именно на среду концептуального уровня и происходит отображение инфологической модели предметной области использования. Схемой БД или концептуальной моделью БД называется представление БД на концептуальном уровне. Она реализует интегрированное представление о конкретной предметной области.

Для описания концептуальной модели в СУБД служит язык описания данных (ЯОД). Поскольку концептуальный уровень архитектуры СУБД демонстрирует логическую структуру БД, то схема БД также называется логической моделью БД.[7]

Внутренний уровень архитектуры СУБД необходим для поддержания представления БД в среде хранения (на внешних запоминающих устройствах). Этот уровень также называют физическим, поскольку именно на этом уровне осуществляется представление базы данных полностью в "материализованном" виде. Для описания БД на этом уровне используется язык описания хранения данных (ЯОХД) СУБД и носит называние внутренней модели БД. В этой модели включено описание размещения БД на внешнем ЗУ, а также методы доступа к данным. Многие современные СУБД имеют объединенное описание логической и физической моделей БД.

1.3 Выбор средств и технологий

Программные решения для создания и работы баз данных

Система управления базами данных (СУБД) представляет собой специализированный комплекс языковых и программных средств, назначением которого является создание, ведение и организация совместного использования БД одновременно несколькими пользователями. Традиционно СУБД различают по тому, какая используется модель данных. Так, СУБД, работающие с реляционной моделью данных, называют реляционными СУБД.[5]

В зависимости от языков общения, различают открытые, замкнутые и смешанные системы управления БД.

В Открытых системах для обращения к БД применяется один из универсальных языков программирования. Системы замкнутого типа обладают собственными языками коммуникации с пользователями БнД.

Исходя из числа уровней в архитектуре, бывают одно-, двух- и трехуровневые системы.

Архитектурным уровнем СУБД считают некий функциональный компонент, механизмы которого используются для поддержки одного из уровней абстракции данных (логического и физического уровня, а также внешний уровень - "взгляд" пользователя).

В зависимости от функций, на выполнение которых ориентирована СУБД, разделяют информационные и операционные системы. Информационные СУБД обеспечивают организацию хранения информации и реализуют доступ к ней. Если необходимо выполнять более сложную обработку, то для этого нужно создавать специальные программы. [9]

В операционных СУБД выполняется достаточно сложная обработка, например, организовывается автоматическое получение агрегированных показателей, не хранящихся непосредственно в базе данных, возможно изменение алгоритмов обработки и другие функции.

По сфере применения СУБД классифицируются на универсальные и специализированные, или проблемно-ориентированные системы.

По показателю "мощность" СУБД выделяют "настольные" и "корпоративные". Для настольных СУБД характерными чертами являются относительно невысокие технические и аппаратные требования, невысокая стоимость, ориентация на конечного пользователя. [5]

Корпоративные СУБД призваны обеспечивать работу в распределенной среде, поддерживать высокую производительность, использовать коллективную работу при проектировании систем. Системы данного класса обеспечены развитыми средствами администрирования и обладают более широкими возможностями в задачах поддержания целостности.

Среди широко известных среди корпоративных СУБД можно назвать Oracle, Informix, Sybase, MS SQL Server, MSAccess, Progress и некоторые другие.

С помощью средств СУБД пользователи могут создать файлы БД, просматривать их, вносить изменения, осуществлять поиск, создавать отчеты необходимой произвольной формы. Также, поскольку запись структуры файлов БД на диске осуществляется в его начале, есть возможность открытия, просмотра, выбора данных и из чужого файла, который был кем-то создан программно или с помощью средств СУБД. На сегодня создано уже много различных СУБД, обладающих приблизительно одинаковыми возможностями.[9]

СУБД выполняют целый ряд важнейших функций, процесс исполнения которых незаметен для конечного пользователя.

Рассмотрим некоторые наиболее важные их них.

1). Организация и управление хранением данных.

Назначением данной функции является предоставление пользователям возможности по осуществлению сохранения, извлечения и обновления информации. А также подготовка необходимых массивов внешней памяти как для хранения данных, которые непосредственно входят в БД, так и для дополнительных служебных операций, как, например, ускорение доступа к данным.[8]

2). Управление работой буферов оперативной памяти.

Как правило, СУБД оперируют БД, имеющими значительный размер; зачастую этот размер может существенно превышать доступный объем оперативной памяти. Если при обращении системы к элементу данных будет осуществляться обмен с внешней памятью, то скорость работы всей системы будет эквивалентна скорости работы устройства внешней памяти. Реальным способом увеличения этой скорости будет буферизация данных в ресурсах оперативной памяти. В высокоэффективных СУБД существует поддержка собственного набора буферов оперативной памяти с наличием собственной дисциплины замены буферов. При осуществлении управления буферами основной памяти появляется необходимость разработки и применения согласованных алгоритмов буферизации, синхронизации и журнализации. Однако, есть отдельное направление СУБД, которые ориентированы на постоянное расположение всей БД в оперативной памяти.

3). Управление словарями данных.

В своей работе СУБД пользуются специальным системным каталогом, который еще называют словарем данных, предназначенным для поиска необходимых структур данных вместе с их отношениями, помогая тем самым избежать кодирования в каждой программе сложных взаимосвязей, поскольку любые программы доступ к данным получают посредством СУБД.[5]

В словаре данных хранится информация, которая описывает данные в базе данных. Каталог является доступным как для пользователей, так и для функций СУБД. Обычно словарь данных содержит следующую информацию: имена, типы и размеры элементов данных; имена связей; имена пользователей, которые имеют права доступа к данным; ограничения поддержки целостности, накладываемые на данные; концептуальная, внешняя и внутренняя схемы отображения между ними; статистические данные, такие, как частота транзакций и значения счетчиков обращений к объектам базы данных.[5]

В итоге, в СУБД обеспечивается абстракция данных, тем самым устраняется в системе структурная зависимость и зависимость по данным.

4) Журнализация.

Одним из основных требований, выдвигаемых к СУБД является обеспечение надежного хранения данных в ресурсах внешней памяти. Надежность хранения заключается в том, что СУБД должна обладать средствами и возможностью для восстановления последнего согласованного состояния БД после любого программного или аппаратного сбоя.

Чаще всего рассматриваются два варианта возможных аппаратных сбоев: мягкие сбои, под которыми понимается внезапная остановка работы компьютера (например, внезапное выключение питания), и так называемые жесткие сбои, для которых характерна потеря информации на внешних носителях памяти.[9]

Для обеспечения возможности надежного хранения данных в БД требуется избыточность хранения данных, при этом та часть информации, которая будет использована при восстановлении, должна быть сохранена с особой надежностью. Наиболее распространенным методом реализации такой избыточности информации выступает ведение журнала изменений БД.

В данном случае журнал является особой частью БД, которая недоступна для пользователей СУБД и которая обеспечена особо тщательной поддержкой (иногда используется поддержка двух копий журнала, которые расположены на разных физических носителях), в которой регистрируются все изменения в основной части БД.

На практике применяется стратегия "упреждающей" записи в журнал (по протоколу WriteAheadLog - WAL). При этом способе запись о факте изменения любого объекта БД должна быть записана во внешней памяти журнала раньше, чем объект, подвергшийся изменению будет записан во внешней памяти основной части БД. Если в СУБД при работе корректно соблюдаются процедуры протокола WAL, то с помощью информации из журнала можно восстановить БД после любого сбоя или критической ошибки. [6]

5). Управление транзакциями.

Транзакция - это определенная последовательность операций или действий над БД, являющихся с точки зрения СУБД как единое целое. Если транзакция выполняется успешно, то СУБД фиксирует изменения БД во внешней памяти, в противном случае ни одно из этих изменений никак не будет отражено в состоянии БД. Использование понятия транзакции необходимо в целях поддержания логической целостности БД.

В качестве примеров простых транзакций можно привести операции добавления, обновления или удаления сведений о некоем объекте в базе данных. Сложная же транзакция формируется тогда, когда требуется внести в базу данных сразу несколько изменений. Вызов инициализации транзакции может быть инициирован как отдельным пользователем, так и прикладной программой.

Понятие транзакции является обязательным условием даже для однопользовательских СУБД, хотя более существенным предстает в многопользовательских СУБД. [7]

6). Управление безопасностью.

В процессе работы СУБД создается система безопасности, которая должна обеспечивать защиту и конфиденциальность данных в рамках БД. Правилами безопасности устанавливается, кто из пользователей может получить доступ к БД, к каким из элементов данных пользователю предоставлен доступ, какие операции с данными пользователь может совершать. Данная функция в многопользовательских системах имеет большое значение, поскольку в них несколько пользователей сразу могут одновременно получать доступ к данным. [3]

7). Поддержка языков баз данных.

При работе с базами данных необходимо использование специальных языков, называемых языками баз данных. В СУБД, созданных в последнее время, как правило, поддерживается единый интегрированный язык, который содержит в себе все средства, необходимые для работы с БД, начиная от работы по ее созданию, и заканчивая базовым пользовательским интерфейсом коммуникации с базами данных. Для наиболее распространенных сегодня реляционных СУБД стандартным языком является язык SQL (StructuredQueryLanguage - язык структурированных запросов). В состав SQL включены два основных компонента: язык определения данных (DDL) и язык манипулирования данными (DML). SQL предоставляет возможность определять схему реляционной БД и осуществлять манипулирование данными.

MySQL - одна из свободных систем управления базами данных(СУБД). MySQL принадлежит компании OracleCorporation, которую она получила вместе с поглощённой SunMicrosystems, занимавшейся разработкой и поддержкой приложения. Распространяется под GNU GeneralPublicLicense или под собственной коммерческой лицензией. Кроме этого разработчики могут создавать необходимую функциональность по заказам лицензионных пользователей, именно благодаря таким заказам почти с самых ранних версий в данной СУБД появился механизм репликации. [9]

СУБД MySQL является подходящим решением для использования в малых и средних приложениях. Она присутствует в составе серверов LAMP, WAMP, AppServ и в портативных сборках серверов XAMPP, Денвер. MySQL традиционно используется в качестве сервера, который предоставляет доступ локальным или удалённым клиентам, однако в дистрибутиве имеется библиотека внутреннего сервера, которая позволяет включать MySQL также и в состав автономных программ. [7]

Благодаря поддержке многих типов таблиц обеспечивается хорошая гибкость СУБД MySQL: пользователи имеют возможность выбирать как таблицы типа MyISAM, так и таблицы с поддержкой транзакций на уровне отдельных записей InnoDB. К тому же, в состав поставки СУБД MySQL входит специальный тип таблиц EXAMPLE, которые декларируют принципы создания новых типов таблиц. Открытая архитектура и GPL-лицензирование СУБД MySQL способствуют постоянному появлению новых типов таблиц.

Oracle

На сегодня имеется несколько разработанных версий системы, в каждую из которых включен целый ряд продуктов, например Oracle 8, Oracle 9i, Oracle 10g.

Каждая линейка продуктов включает помимо самой СУБД (например, OracleDatabase 10g, OracleDatabase 11g), также обладает средствами разработки и анализа данных.

Oracle предлагает готовые пакетируемые решения, в стоимость которых автоматически включена база данных, интеграционная платформа, сервер приложений, инструменты для проведения аналитики неструктурированных данных и управления ими. Масштабируемость и гибкость бизнес-приложений Oracle позволяет им легко интегрироваться с ИТ-инфраструктурой предприятия, не теряя при этом уже вложенные в IT инвестиции. [9]

СУБД OracleDatabase 11g обладает улучшенными характеристиками благодаря автоматизации задач в администрировании и обеспечения самых лучших возможностей по безопасности и соответствию требованиям нормативно-правовых актов в сфере защиты информации. Появилось больше автоматизированных функций, режимов управления и самодиагностики. В перечне характеристик системы следует отметить возможность управления большими объемами данных с использованием компрессии и распределенных таблиц, высокую эффективность защиты данных, наличие возможности полного восстановления данных, механизмы интеграции в бизнес-процесс геофизических данных и медиа-данных и т.д.[7]

Одной из основных достоинств в характеристике СУБД Oracle можно назвать возможность функционирования системы на большинстве существующих платформ. В том числе на персональных компьютерах, больших ЭВМ, UNIX-серверах и т. д.

Отличительной особенностью сервера Oracle является хранение и обработка данных, имеющих различные типы. Данный раздел функциональности интегрирован в ядро СУБД, его поддержку осуществляет модуль interMedia, входящий в состав OracleDatabase. Ним обеспечивается работа с текстовыми документами с использованием различных видов поиска, контекстного в том числе; работа с более 20-тью форматами графических образов; работа с аудио и видео-контеном.

СУБД Oracle, кроме предоставления расширенного набора встроенных типов данных, благодаря использованию ObjectOption, позволяет прибегать к созданию новых типов данных и спецификации методов доступа к этим данным. Фактически это означает, что разработчикам предоставлен инструмент, с помощью которого можно создавать собственные структурированные типы данных, наиболее точно отображающие объекты предметной области. [9]

MS Access

На сегодняшний день MicrosoftAccess занимает место в числе самых популярных среди программных систем управления базами данных для настольных (персональных) реализаций. В числе причин такой популярности можно назвать:

- высокий уровень универсальности и продуманности и удобства интерфейса для визуального программирования, который ориентирован на пользователей самой различной степени подготовки. В частности, здесь реализована удобная и несложная система управления объектами базы данных, с помощью которой можно оперативно и гибко переключаться из режима разработки в режим их непосредственного использования;

- наличие высоко развитых возможностей для интеграции с другими программными продуктами, которые входят в состав MicrosoftOffice, либо с любыми другими программными продуктами, способными поддерживать технологию OLE;

- наличие богатого набора визуальных средств и механизмов разработки. [6]

В процессе разработки данного продукта на рынке появлялись его разные версии. Среди наиболее известны (в некотором смысле этапных) можно назвать Access 2.0, Access 7.0 (он первый был включен в программный комплекс MS Office 95). Несколька позже увидели свет версии Access 97 (в MS Office 97) и Access 2000 (в MS Office 2000). Самой последней версией является MS Access 2013, которая также входит в состав комплекта MS Office.

Перечислим некоторые из механизмов MicrosoftAccess, которые существенно упрощающие процесс разработки приложений. [10]

1. Наличие процедур обработки событий и модулей форм и отчетов. На языке VBA, который встроен в систему, можно создавать процедуры обработки событий, которые возникают в отчетах и формах. Конкретные процедуры по обработке событий сохраняются в модулях, которые связанны с конкретными отчетами и формами, в результате чего сам код является частью макета отчета или формы. Кроме того, имеется возможность вызова функции VBA посредством свойства события.

2. Свойства, которые определяются в процессе выполнения программы. С помощью процедуры обработки событий или макроса можно определить практически любое из свойств отчета или формы при выполнении в ответ на возникновение события в отчете или форме.

3. Использование модели событий. Модель событий, подобная используемой в языке MicrosoftVisualBasic, при возникновении различных событий, позволяет приложениям реагировать, например, на перемещение мыши, нажатие клавиши на клавиатуре или окончание определенного интервала времени.

4. Обработка данных с помощью средств VBA. Используя язык VBA можно определять и осуществлять обработку различных объектов, в том числе, таблиц, запросов, полей, индексов, связей, отчетов, форм и элементов управления.

5. Наличие построителя меню. Данный механизм предназначен для облегчения процесса создания специальных меню в приложениях. Вместе с этим, в специальных меню могут содержаться подменю.

6. Наличие улучшенных средств отладки кода. Помимо пошагового выполнения программ и установки точек прерывания на языке VBA, на экран можно вывести список всех активных в данный момент процедур.

7. Использование процедуры обработки ошибок. Кроме применения традиционных методов обработки ошибок, есть возможность использования процедуры обработки события Error для осуществления перехвата ошибок в процессе выполнения макросов и программ.

8. Улучшенный интерфейс защиты. С помощью команды и окна диалога защиты значительно упрощается процедура защиты и смены владельца объекта.

9. Наличие программной поддержки механизма OLE. Использование механизма OLE дает возможность осуществлять обработку объектов из других приложений.

10. Создание программ-надстроек. Используя средства VBA, существует возможность создания программы-надстройки, например нестандартного мастера и построителя. Мастер представляет собой средство MicrosoftAccess, которое на основе задаваемых пользователю вопросов, в соответствии с его указаниями создает объект (таблицу, запрос, отчет, форму и т.д.).[6]

Использование диспетчера надстроек процедура установки программ-надстроек в MicrosoftAccess существенно упрощается.

Языки программирования для работы с базами данных

Данная программа должна быть реализована с помощью языка высокого уровня. Сравним достоинства и недостатки некоторых из языков данного класса.

В числе самых распространенных языков запросов можно считать язык SQL (StructureQueryLanguage). Разработан он был в середине 1970-х гг. (фирма IBM). Система Oracle стала первой коммерческой системой с реализацией этого языка (1979 г.). В дальнейшем его реализация появилась в целом ряде широко популярных СУБД, предназначенных для использования на ЭВМ и операционных системах различных типов. В некоторых СУБД, таких, как MS SQL-сервер, Oracle, INGRES и др., именно язык SQL является основным. В реде систем, например СУБД семейства Access, ADABAS, dBase и других, язык SQL применяется только как альтернативный. [2]

Предшественником языка SQL был язык SEQUEL (Structured EnglishQueryLanguage).

При использовании возможностей языка, которые реализованы в большинстве систем, значительно упрощает процесс создания гетерогенных систем, а также позволяет избежать дополнительных проблем при необходимости перевода ИС в другую среду иной СУБД. [11]

Язык SQL очень приближен к классу языков с реляционным исчислением кортежей и в основном используется в реляционных СУБД.

Этот язык имеет развитые возможности и может использоваться как конечными пользователями при формулировке несложных запросов, так и квалифицированными специалистами в области обработки данных. Развитие SQL приводит к его усложнению.

В языке баз данных SQL содержатся два языка: язык манипулирования данными (SQL-DML) и язык определения схемы (SQL-DDL). Язык DML ориентирован на возможности по созданию поисковых и корректирующих запросов к базе данных. Его операторы могут применяться как самостоятельно (автономный или интерактивный SQL), так и вместе с другими языками манипулирования данными (встроенный SQL). С помощью языка DDL описываются и создаются такие объекты базы данных, как представления, таблицы, индексы и др.

Данный язык обладает двумя типами встроенных SQL-операторов: динамический SQL и статический SQL. Особенностью статического SQL является то, что он ссылается на SQL-операторы, известные еще до момента запуска программы и в дальнейшем они не подвергаются изменениям. Динамические же SQL-операторы могут определяться только при выполнении программы. [5]

Иногда, помимо DDL и DML, выделяют в качестве самостоятельного подмножества язык управления данными (DCL - DataControlLanguage). Обычно, операторы DCL используются с целью создания объектов, которые имеют отношение к управлению правами доступа пользователей к базе данных, для определения соответствующих уровней привилегий доступа пользователям.

SQL относится к категории языков высокого уровня. Пользователю при его использовании не нужно помнить о необходимости открытия и закрытия различных таблиц, искать наиболее эффективный и рациональный способ реализации запроса, об активизации индексов и т.п. Система все это осуществляет автоматически. Многие современные СУБД обладают построителями запросов SQL. В этом качестве, как правило, выступают языки, подобные QBE. [7]

VisualBasic можно считать языком, который используется как для изучения, так и использования. С его помощью можно осуществлять разработку не только простых приложений с графическим интерфейсом, но и разрабатывать довольно сложные прикладные программы. Программирование в VB сочетает в себе визуальные компоненты и контролы, описание атрибутов и определение действий для компонентов, возможность написания дополнительного кода, чтобы расширить функциональные возможности. Использование определенных по умолчанию значений и действий для компонентов позволяет легко создать простую программу без необходимости написания кода программистом. В ранних версиях VisualBasic имело место наличие определенных проблем с производительностью программ, но при использовании современных компьютеров и возможностью компиляции собственного кода эта проблема стала не такой значимой.

Возможность компиляции программного кода была введена в VisualBasic 5. И все же, исполняемые программы до сих пор для запуска требуют наличия определенных библиотек. До появления Windows 2000 они должны біли поставляться вместе с программой. Сейчас эти библиотеки входят в состав Windows. [11]

Создание форм в VB осуществляется с помощью технологии "перетащи и брось" (drag and drop). Необходимо просто разместить на форме элементы управления (например, поля ввода, переключатели, кнопки и т.д.). Элементов управления обладают индивидуальными атрибутами и обработчиками событий. Многие из атрибутов можно изменять во время работы программы, что дает возможность создания программ, динамически реагирующих на определенные действия пользователя. [4]

При помощи VisualBasic можно реализовывать исполняемые программы (EXE файлы), библиотеки DLL, элементы управления ActiveX, но, прежде всего, его использую для разработки приложений под Windows. Диалоговые окна с ограниченным функционалом можно использовать для предоставления подсказок. При помощи элементов управления обеспечивается реализация основных возможностей приложения, а программисту при помощи обработчиков событий дана возможность расширять логику программы. Например, в выпадающем списке автоматически отображается список и дает возможность пользователю выбрать нужный элемент. Вызов обработчика событий осуществляется для выполнения дополнительного кода в зависимости от того, какой выбран элемент.

Язык для сбора мусора использует справочную информацию, имеется большая библиотека сервисных объектов, возможность объектно-ориентированной разработки. VisualBasic не зависим от регистра. При сравнении строк регистра учитывается, но сравнение может быть выполнено без его учета. [9]