Файл: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине Базы данных.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет-УПИ»


Проектирование информационных систем
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Базы данных» для студентов всех форм обучения специальностей 220100‑«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» и 071900‑«Информационные системы»


Екатеринбург

2004

УДК 681.3

Составитель В.Ю. Кара-Ушанов

Научный редактор доц., канд. техн. наук В.П. Денисов
Проектирование информационных систем: методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Базы данных» /сост. В. Ю. Кара-Ушанов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004, с.
Методические указания предназначены для студентов, изучающих в курсе «Базы данных» основы методологии проектирования информационных систем и выполняющих курсовую работу. Рассматриваются теоретические основы и технология проектирования информационных систем. Излагается содержание работ, выполняемых на разных этапах жизненного цикла системы. Приводятся требования к оформлению результатов разработки, сопровождаемые реальными примерами.

Библиогр.: 16 назв. Рис. 9. Табл. 11.
Подготовлено кафедрой «Вычислительная техника».

© ГОУ ВПО «Уральский государственный

технический университет-УПИ», 2004

ВВЕДЕНИЕ

Курсовая работа по дисциплине «Базы данных» выполняется с целью проверки того, насколько студенты, прослушавшие этот курс, владеют теоретическими знаниями в области методологии проектирования баз данных, обладают знаниями и навыками, достаточными для самостоятельного решения небольшой по объему содержательной задачи.

Курсовая работа выполняется на заключительной стадии изучения дисциплины. Предполагается, что к этому времени студенты:

1. 
   имеют представление о технологии баз данных в целом, о системе базы данных, о ее архитектуре и жизненном цикле;
   
2. 
   знакомы с основными понятиями теории баз данных, такими как: модели базы данных, структуры данных того или иного типа, операции над данными, ограничения целостности данных;
   
3. 
   знакомы с основными концепциями реляционного подхода к проектированию баз данных;
   
4. 
   имеют представление о методологии проектирования баз данных в рамках реляционного подхода и моделирования сущностей и связей;
   
5. 
   имеют представление о CASE-средствах проектирования баз данных и владеют навыками работы в среде BPwin и ERwin;
   
6. 
   владеют навыками практической работы в среде конкретной СУБД (например, MS Access или другой).
   

---

Курсовая работа рассчитана на 16 часов самостоятельной работы студентов и 4 часа консультаций у преподавателя.

Предметная область базы данных может быть выбрана студентом самостоятельно или рекомендована преподавателем.

Курсовая работа выдается на 7-й неделе (5-й семестр), пояснительная записка сдается в печатном варианте, а результаты проектирования в электронном варианте на 13-14-й неделях (5-й семестр).

Естественно, что за тот небольшой срок, который предусмотрен учебным планом для выполнения курсовой работы, невозможно выполнить настоящий проект базы данных. Поэтому речь может идти об учебном проекте, об имитации реального процесса проектирования.

теоретические предпосылки выполнения курсовой работы

Определение понятия «информационная система» часто зависит от контекста, в котором оно используется. Обычно под информационной системой понимают совокупность ресурсов (аппаратных, программных, информационных, организационных), предназначенных для информационной поддержки какого-либо вида деятельности в конкретной предметной области. База данных является основным, но не единственным компонентом информационной системы. Вместе с СУБД, системным и прикладным программным обеспечением, аппаратным обеспечением и персоналом она образует систему базы данных, или автоматизированную информационную систему. Проектирование базы данных осуществляется в контексте решения многих других задач, возникающих на протяжении жизненного цикла информационной системы [1-3].

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.

Современные информационные системы разрабатываются на основе стандартов. Стандарты жизненного цикла определяют то, как создается, развертывается, применяется и ликвидируется система.

В России создание и испытания автоматизированных систем, к которым относятся и информационные системы, регламентированы рядом ГОСТов, прежде всего серии 34 [4]. Однако отдельные положения этих ГОСТов уже устарели, а ряд этапов жизненного цикла информационных систем предоставлен недостаточно полно. Поэтому более целесообразно рассматривать в качестве основного нормативного документа, регламентирующего жизненный цикл информационной системы, международный стандарт ISO/IEC 12207 [2,3,5]. Данный стандарт

---

определяет структуру жизненного цикла, содержащую процессы, которые должны быть выполнены во время создания программного обеспечения информационной системы. Структура жизненного цикла информационной системы по стандарту ISO/IEC 12207 базируется на следующих основных процессах: разработка (в том числе анализ, проектирование и реализация), внедрение и эксплуатация - и охватывает все стадии и этапы ее создания, сопровождения и развития [1-4]:

• 
  предпроектный анализ (включая формирование функциональной и информационной моделей объекта, для которого предназначена информационная система);
  
• 
  проектирование системы (включая разработку технического задания, эскизного и технического проектов);
  
• 
  реализацию (рабочее проектирование) системы (в том числе программирование и тестирование прикладных программ на основании проектных спецификаций подсистем, выделенных на стадии проектирования);
  
• 
  внедрение (в том числе интеграцию и сборку системы, проведение ее испытаний);
  
• 
  эксплуатацию системы, ее сопровождение и развитие.
  

Сложившаяся в настоящее время этапность разработки системы базы данных в основном определяется:

1. 
   многоуровневым представлением данных, связанным с содержательным различием выполняемых на каждом этапе работ;
   
2. 
   сложностью, длительностью и трудоемкостью процесса проектирования;
   
3. 
   необходимостью решения большого количества технических и организационных вопросов.
   

Жизненный цикл информационной системы может реализоваться в рамках той или иной модели. К настоящему времени наибольшее распространение получили следующие две основные модели жизненного цикла информационной системы [1-3]:

• 
  каскадная модель (рис.1);
  
• 
  с пиральная модель (рис.2).
  

Рис. 1. Каскадная модель жизненного цикла


Рис. 2. Спиральная модель жизненного цикла




Сравнивая эти модели, можно сказать, что каскадная модель более универсальна и применима к разработке сравнительно простых систем, для которых в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования. Спиральная модель делает упор на начальные этапы жизненного цикла: анализ и проектирование. На этих этапах реализуемость технических решений проверяется путем создания

---

прототипов. Каждый виток спирали соответствует созданию фрагмента или версии проектируемой системы, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество и планируются работы следующего витка спирали. Таким образом углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта и в результате выбирается обоснованный вариант, который доводится до реализации. Спиральная модель в большей степени соответствует динамическому характеру процесса проектирования информационных систем, поэтому при разработке информационных систем и их программного обеспечения она предпочтительнее каскадной.

Принято различать проектирование «внешнее» и «внутреннее». Внешнее проектирование разрабатывает предпосылки создания базы данных, учитывает контекст, в котором осуществляется разработка проекта, изучает взаимодействие предметной области базы данных с окружающей средой. Таким образом, внешнее проектирование занимается проблемами, находящимися вне системы проектируемой базы данных. В соответствии с принятой в отечественной литературе терминологией внешнее проектирование базы данных называется инфологическим проектированием [6,7].

Внутреннее проектирование занимается разработкой проектных решений, относящихся к самой проектируемой системе базы данных. В соответствии с принятой в отечественной литературе терминологией внутреннее проектирование базы данных представлено [6,7]:

• 
  даталогическим проектированием (логическим, средо-ориентированным, СУБД-ориентированным проектированием);
  
• 
  физическим проектированием (аппаратно-зависимым проектированием).
  

---

Анализ предметной области и инфологическое проектирование

Проблемы инфологического проектирования решаются на ранних этапах проектирования в ходе анализа предметной области. Здесь может быть полезной методология структурного анализа [8,9] и универсальный язык, использующий диаграммную технику, который она предлагает. В основе языка структурного анализа и дисциплины мышления в его терминах лежат способы, которыми люди мыслят и которыми пользуются для понимания проблем реального мира.

В основе методологии структурного анализа лежит концепция нисходящей декомпозиции понимания объекта исследования (предметной области базы данных). То есть предполагается рассмотрение объекта исследования на нескольких разных уровнях иерархии, отличающихся степенью детализации понимания. Необходимость такого рода средств особенно актуальна на ранних этапах поектирования системы базы данных для установления контакта и взаимопонимания между заказчиками проекта и его разработчиками, поскольку это дает возможность обсуждать совместно принимаемые проектные решения.

Люди воспринимают реальный мир во всем многообразии его объектов и явлений, во всем многообразии его статических и динамических свойств. В любом языке, естественном или искусственном, присутствуют эти два взаимодополняющие аспекта, которые используются для выражения представлений человека о реальной действительности: существительные и глаголы, данные и действия, операнды и операции. Методология структурного анализа предлагает своего рода метаязык [8], в который могут быть вложены другие языки, например естественные. В результате единообразные выразительные средства (диаграммная техника) могут быть использованы для представления обоих аспектов реальной действительности, связанных с объектами, т.е. со структурой данных (информационный аспект), и с явлениями, т.е. с функционированием, поведением системы (функциональный аспект). Оба аспекта являются необходимыми условиями для полноценного моделирования предметной области базы данных.

Прежде всего должны быть определены границы предметной области и сформулирована главная цель проектирования базы данных. Цель может быть достаточно серьезной, например «реорганизация предприятия с целью совершенствования управления его деятельностью», или весьма скромной, как то: «автоматизация профессиональной деятельности в предметной области».

---