Инструментальные средства автоматизированного проектирования баз данных

1.

Московский авиационный институт
(национальный исследовательский университет)
Факультет №4 «Радиоэлектроника летательных аппаратов»
Направление подготовки: Безопасность информационных технологий
правоохранительной сфере
Специализация
Дисциплина:
подготовки:
в
Информационно-аналитическое обеспечение
правоохранительной
деятельности
с
использованием космических технологий
БАЗЫ ДАННЫХ
СЕРПУХОВ 2013

2.

Лекция
4 Инструментальные средства
проектирования баз данных
автоматизированного
Учебные вопросы:
4.1 Понятие CASE-технологии
4.2 CASE-средства. Общая характеристика и классификация
4.3. Обзор CASE-систем
Литература:
А. А. Рыбанов Инструментальные средства автоматизированного
проектирования баз данных. Учебное пособие. Волгоград: Изд-во ВГТУ,
2007.

3.

4.1 Понятие CASE-технологии

4.

CASE-технология
(Computer-Aided
Software/System
Engineering)
представляет собой совокупность методологий анализа, проектирования,
разработки и сопровождения сложных систем и поддерживается
комплексом взаимоувязанных средств автоматизации. CASE-технология –
это инструментарий для системных аналитиков, разработчиков и
программистов, заменяющий бумагу и карандаш компьютером,
автоматизируя процесс проектирования и разработки ПО.
При использовании методологий структурного анализа появился ряд
ограничений (сложность понимания, большая трудоемкость и стоимость
использования, неудобство внесения изменений в проектные спецификации и
т.д.) С самого начала CASE-технологии и развивались с целью преодоления этих
ограничений путем автоматизации процессов анализа и интеграции
поддерживающих средств. Они обладают достоинствами и возможностями,
перечисленными ниже:
Единый графический язык. CASE-технологии обеспечивают всех участников
проекта, включая заказчиков, единым строгим, наглядным и интуитивно понятным
графическим языком, позволяющим получать обозримые компоненты с простой и
ясной структурой. При этом программы представляются двумерными схемами
(которые проще в использовании, чем многостраничные описания),
позволяющими заказчику участвовать в процессе разработки, а разработчикам –
общаться с экспертами предметной области, разделять деятельность системных
аналитиков, проектировщиков и программистов, облегчая им защиту проекта
перед руководством, а также обеспечивая легкость сопровождения и внесения
изменений в систему.

5.

Единая БД проекта. Основа CASE-технологии – использование базы данных
проекта (репозитория) для хранения всей информации о проекте, которая может
разделяться между разработчиками в соответствии с их правами доступа.
Содержимое репозитория включает не только информационные объекты
различных типов, но и отношения между их компонентами, а также правила
использования или обработки этих компонентов. Репозиторий может хранить
свыше 100 типов объектов: структурные диа граммы, определения экранов и меню,
проекты отчетов, описания данных, логика обработки, модели данных, их
организации и обработки, исходные коды, элементы данных и т. п.
Интеграция средств. На основе репозитория осуществляется интеграция CASEсредств и разделение системной информации между разработчиками. При этом
возможности репозитория обеспечивают несколько уровней интеграции: общий
пользовательский интерфейс по всем средствам, передачу данных между
средствами, интеграцию этапов разработки через единую систему представления фаз
жизненного цикла, передачу данных и средств между различными платформами.

6.

Поддержка коллективной разработки и управления проектом. CASE- технология
поддерживает групповую работу над проектом, обеспечивая возможность работы в сети, экспортимпорт любых фрагментов проекта для их развития и/или модификации, а также планирование,
контроль, руководство и взаимодействие, т. е. функции, необходимые в процессе разработки и
сопровождения проектов
Макетирование. CASE-технология дает возможность быстро строить макеты (прототипы)
будущей системы, что позволяет заказчику на ранних этапах разработки оценить, насколько она
приемлема для будущих пользователей и устраивает его.
Генерация документации. Вся документация по проекту генерируется автоматически на
базе репозитория. Несомненное достоинство CASE-технологии заключается в том, что
документация всегда отвечает текущему состоянию дел, поскольку любые изменения в проекте
автоматически отражаются в репозитории (известно, что при традиционных подходах к разработке
ПО документация в лучшем случае запаздывает, а ряд модификаций вообще не находит в ней
отражения).
Верификация проекта. CASE-технология обеспечивает автоматическую верификацию и
контроль проекта на полноту и состоятельность на ранних этапах разработки, что влияет на успех
разработки в целом
Автоматическая генерация объектного кода. Генерация программ в машинном коде
осуществляется на основе репозитория и позволяет автоматически построить до 85-90%
объектного кода или текстов на языках высокого уровня.
Сопровождение и реинжиниринг. Сопровождение системы в рамках CASE-технологии
характеризуется сопровождением проекта, а не программных кодов. Средства реинжиниринга
и обратного инжиниринга позволяют создавать модель системы из ее кодов и интегрировать
полученные модели в проект, автоматически обновлять документацию при изменении кодов и
т. п.

7.

При использовании CASE-технологий изменяются трудозатраты на всех этапах
жизненного цикла ИС, причем наибольшие изменения касаются фаз анализа и
проектирования.

8.

4.2 CASE-средства. Общая характеристика и
классификация

9.

В разряд CASE-средств попадают как относительно дешевые системы для
персональных компьютеров с весьма ограниченными возможностями, так и
дорогостоящие системы для неоднородных вычислительных платформ и
операционных сред. Так, современный рынок программных средств насчитывает
около 300 различных CASE-средств, наиболее мощные из которых так или иначе
используются практически всеми ведущими западными фирмами.
Все современные CASE-средства могут быть классифицированы по типам и
категориям.
– средства анализа (Upper CASE), предназначенные для построения и анализа
моделей предметной области (Design/IDEF (Meta Software), AllFusion Process
Modeler (BPwin) (Logic Works));
– средства анализа и проектирования (Middle CASE), поддерживающие наиболее
распространенные методологии проектирования и использующиеся для создания
проектных спецификаций (Vantage Team Builder (Cayenne), Designer/2000 (ORACLE),
Silverrun (CSA), PRO-IV (McDonnell Douglas), CASE.Аналитик (МакроПроджект)).
Выходом таких средств являются спецификации компонентов и интерфейсов
системы, архитектуры системы, алгоритмов и структур данных;

10.

– средства проектирования баз данных, обеспечивающие моделирование данных и
генерацию схем баз данных (как правило, на языке SQL) для наиболее
распространенных СУБД. К ним относятся AllFusion ERwin Data Modeler (Logic
Works), S-Designor (SDP) и DataBase Designer (ORACLE). Средства проектирования
баз данных имеются также в составе CASE-средств Design/IDEF, Vantage Team
Builder, Designer/2000, Silverrun и PRO-IV;
– средства разработки приложений. К ним относятся средства 4GL (Uniface
(Compuware), JAM (JYACC), PowerBuilder (Sybase), Developer/2000 (ORACLE), New
Era (Informix), SQL Windows (Gupta), Delphi (Borland) и др.) и генераторы кодов,
входящие в состав Vantage Team Builder, PRO-IV и частично - в Silverrun;
– средства реинжиниринга, обеспечивающие анализ программных кодов и схем баз
данных и формирование на их основе различных моделей и проектных
спецификаций. Средства анализа схем БД и формирования ERD входят в состав
Vantage Team Builder, Design/IDEF, PRO-IV, Silverrun, Designer/2000, ERwin и SDesignor. В области анализа программных кодов наибольшее распространение
получают
объектно-ориентированные
CASE-средства,
обеспечивающие
реинжиниринг программ на языке С++ (Rational Rose (Rational Software), Object
Team (Cayenne)).

11.

Вспомогательные типы, которые включают:
– средства планирования и управления проектом (SE Companion, Microsoft Project и
др.);
– средства конфигурационного управления (PVCS (Intersolv));
– средства тестирования (Quality Works (Segue Software));
– средства документирования (SoDA (Rational Software)).

12.

4.3. Обзор CASE-систем

13.

Design/IDEF
Пакет Design/IDEF (Meta Software Corp.) – графическая среда для
проектирования и моделирования сложных систем широкого назначения,
поддерживающая методологии описания и моделирования системных функций
(IDEF0/SADT), структур и потоков данных в системе (IDEF1, IDEF1X, E-R) и
поведения системы (IDEF/CPN).
Основные возможности пакета Design/IDEF:
1. Представление графики
2. Обеспечение непротиворечивости модели: Design/IDEF имеет встроенные
возможности, дающие уверенность разработчику, что IDEF-модель (Integration
Definition for Function Modeling) будет точной, целостной и непротиворечивой на
протяжении всего цикла ее создания.
3. Поддержка Словаря Данных: Design/IDEF имеет встроенный Словарь Данных,
который позволяет хранить информацию и создавать отчеты о функциях и потоках
данных в IDEF-модели.
4. Генерация отчетов: Design/IDEF предоставляет возможность использовать пять
видов отчетов для поддержки и анализа моделей: отчет о контроле полноты
модели; отчет о функциях; отчет о дугах; отчет о ссылках; IDEF-отчет.
5. Организация коллективной работы.
6. Моделирование данных (IDEF1, IDEF1X и ER – методологии).

14.

Как CASE-пакет по разработке программного обеспечения Design/IDEF поддерживает
первые стадии создания программного продукта:
1. Формулировка требований и целей проекта - определение того, что проектируемая
система будет делать.
2. Разработка спецификаций – формализованное описание требований.
3. Создание проекта – определение подсистем и взаимодействий между ними.
4. Документирование проекта – создание базы данных проекта, текстуальное описание
составных частей проекта.
5. Анализ проекта – проверка проекта на полноту и непротиворечивость.
Результатом работы пакета Design/IDEF является проект программной системы,
состоящий из двух частей:
1. Проекта функциональной структуры системы, содержащего иерархически
связанные страницы с IDEF0-диаграммами и описывающего все модули (вплоть до
элементарных функций) системы, их взаимосвязи, входные и выходные параметры.
2. Проекта информационной структуры системы – логической модели ее базы
данных, описывающей все структуры и взаимосвязи данных.
Оба проекта проверяются на полноту и непротиворечивость, сопровождаются
базой данных проекта и документацией.

15.

BPWin и ERWin компании LogicWorks
LogickWorks выпускает два взаимнодополняющих инструмента проектирования
информационных систем:
BPWin – функциональное моделирование на основе методологии IDEF0.
Допускается также использовние нотации IDEF3 и DFD в нотации Йордона- де Марко.
Имеется возможность экспорта построенных моделей в системы функциональностоимостного анализа (ABC – Activity Based Costing) и информационного
моделирования ERWin.
ERWin – средство информационного моделирования, используется нотация
IDEF1X. Поддерживаются свыше 20 целевых СУБД, имеется возможность генерации
прототипов прикладных программ для Visual Basic, Delphi и т.д.

16.

Designer/2000 компании Oracle
Данный продукт компании Oracle, возможно, наиболее полно
поддерживает все этапы создания приложений обработки данных. Однако,
следует оговориться, что, в отличие от других средств, он поддерживает
практически одну целевую СУБД – Oracle Server (имеется еще возможность
генерации скриптов на ANSI SQL). То же самое касается и средств создания
пользовательского интерфейса. Хотя возможна генерация прототипов программ
для языков Visual Basic, C, Java, полностью все возможности Designer/2000
реализуются только при использовании его вместе со средством разработки
Oracle Developer/2000.

17.

Спасибо за внимание!

18.

Наименование
реквизитов
Имя реквизита
Номер договора
Ном_дог
Дата договора
Дата_дог
Код покупателя
Код пок
Сумма по договору
Сумма дог
Код товара
Код тов
Срок поставки
Срок пост
Количество поставки
Кол пост
Минимальная партия
Мин пост
Сумма поставки
Сумма пост
Функциональные зависимости
Остальные реквизиты одного договора (количество поставки товара, минимальная
партия, сумма за товар) однозначно определяются кодом товара. На всем же
множестве договоров эти реквизиты будут функционально полно зависеть от
составного ключа: номер договора+код товара.
Будем исходить из того, что в договоре для одного товара возможно несколько
сроков поставки, тогда срок поставки войдет в составной ключ номер договора+код
товара+срок поставки

19.

Наименование
реквизитов
Имя реквизита
Номер договора
Ном_дог
Дата договора
Дата_дог
Код покупателя
Код пок
Сумма по договору
Сумма дог
Код товара
Код тов
Срок поставки
Срок пост
Количество поставки
Кол пост
Минимальная партия
Мин пост
Сумма поставки
Сумма пост
Функциональные зависимости
Сгруппируем реквизиты, одинаково зависимые от ключевых, и объединим их с
ключевыми реквизитами в один информационный объект. В результате получим
следующие ИО:
ДОГОВОР (Ном_дог, Дата_дог, Код_пок., Сумма_дог.). Ключ – Ном. Дог.
ПОСТАВКА_ПЛАН (Ном._дог., Код_тов., Срок_пост.,Кол_пост.,
Мин._пост.,Сумма_пост.). Ключ составной – Ном._дог.+Код._тов.+Срок+пост.

20.

Выполним анализ документа Накладная, содержащего информацию об
отгрузке товаров по договорам.
Номер накладной не повторяется на одном складе, но может
повторяться на разных складах данной фирмы. Поэтому для уникальной
идентификации
накладной
необходим
составной
ключ:
Номер
накладной+Код склада.
Описательные реквизиты товара (наименование, единица измерения,
цена, ставка НДС) однозначно определены кодом товара, что уже учтено в
ИО ПОКУПАТЕЛЬ.
Количество отгруженного товара и сумма за товар определяются кодом
товара в соответствующей строке, а полная идентификация по всем
накладным определяется составным ключом: Номер накладной+Код
склада+Код товара

21.

Наименование
Имя реквизита
реквизитов
Функциональные
зависимости
Номер накладной
Ном накл
Код склада
Код ск
Дата отгрузки
Дата отгр
Номер договора
Ном дог
Сумма всего
Сумма накл
Код товара
Код тов
Количество
Кол отгр
отгруженного товара
Сумма за товар
Сумма отгр
Из рисунка
видно, что реквизиты Дата отгр., Ном дог. и Сумма накл.
зависят от ключевых атрибутов Ном. накл + Код ск. , а реквизиты Кол. отгр. и
Сумма отгр. зависят от Ном. накл.+ Код ск. + Код тов.

22.

Наименование
Имя реквизита
реквизитов
Функциональные
зависимости
Номер накладной
Ном накл
Код склада
Код ск
Дата отгрузки
Дата отгр
Номер договора
Ном дог
Сумма всего
Сумма накл
Код товара
Код тов
Количество
Кол отгр
отгруженного товара
Сумма за товар
Сумма отгр
Сгруппируем реквизиты, одинаково зависимые от ключевых и объединим их
вместе с ключевыми реквизитами в соответствующие информационные объекты:
НАКЛАДНАЯ (Ном. накл, Код ск., Дата отгр., Ном дог, Сумма накл). Ключ
составной– Ном. накл. + Код ск.
ОТГРУЗКА( Ном. накл., Код ск., Код тов, Кол. отгр., Сумма отгр.). Ключ
составной – Ном. накл.+Код ск.+Код тов.

23.

Определение структуры базы данных
Для определения структуры БД (построения информационнологической модели) необходимо установить связи между ИО.
Объекты ДОГОВОР и ТОВАР имеют
отношения М:М, поэтому
необходима сущность-связка, в качестве которой выступает сущность
ПОСТАВКА_ПЛАН.
Такая же ситуация и между объектами ТОВАР и НАКЛАДНАЯ – в
качестве связки между ними выступает сущность ОТГРУЗКА.
Остальные связи – 1:М - между объектами ПОКУПАТЕЛЬ-ДОГОВОР,
СКЛАД-НАКЛАДНАЯ,ДОГОВОР-НАКЛАДНАЯ.

24.

ПОКУПАТЕЛЬ
ТОВАР
СКЛАД
Код пок
Инн
Наим пок
Адрес пок
Ном расч
Банк
Код тов
Наим
Цена
Еи
Ндс
Код ск
Наим ск
Отв лицо
Адрес ск
НАКЛАДНАЯ
ДОГОВОР
Ном накл
Код ск
Дата отгр
Ном дог
Сумма
Ном дог
Дата дог
Код пок
Сумма дог
ОТГРУЗКА
ПОСТАВКАПЛАН
Ном дог
Код тов
Срок пост
Мин пост
Кол пост
Сумма пост
Ном накл
Код ск
Код тов
Кол отгр
Сумма отгр