каркасная модель данных

Заголовок Тип Анотація
Каркасный анализ способов коммутации видеосигналов Стаття

   Современные потребности пользователей медийных пространств ставят перед организаторами телевизионного производства задачу значительного увеличения числа одновременно обрабатываемых источников сигналов. Сегодня прямые трансляции событий, обслуживаемые значительным числом видеокамер, являются признаком не только телеканалов, но и интернет-сервисов. Поэтому вопрос снижения себестоимости таких технологий является очень актуальным.

   Предложенный метод анализа предметных областей (ПрО) был хорошо апробирован при разработке промышленных приложений баз данных (БД) и при решении задач автоматизации бизнес-процессов. Однако этот подход может успешно применяться и для исследования ПрО невычислительного характера. В настоящей работе методом каркасного анализа исследована существующая технология (и серия соответствующих устройств) коммутации аналоговых или цифровых сигналов с пакетной, т.е. периодически-дискретной структурой (в дальнейшем – просто сигналов). Такой тип сигналов используется в области связи, в телевизионных и видео сетях, в системах видеонаблюдения и компьютерных сетях. Как известно, существующая технология коммутации отличается значительной трудоемкостью и высокой себестоимость.

  Каркасный анализ позволил обнаружить и предложить новый способ автоматизированной цифровой многопрограммной мультисигнальной коммутации. Способ обеспечивает групповое синхронизированное переключение аналоговых или цифровых сигналов от значительного числа источников (50, 100, 1000 и т.д.). Рассматривается ситуация, когда возможность предварительной синхронизации сигналов отсутствует. Это обусловлено потребностью одновременной работы разнообразных источников сигналов от различных  производителей.

Рекурсивные связи и темпоральность в реляционном каркасе - маски сущностей-объектов Стаття

  Ранее обоснована новая концептуальная модель данных, построенная на реляционном каркасе, который формируется на основе декартовой зависимости ключевых атрибутов. Показан обобщенный алгоритм синтеза схем реляционных БД (в дальнейшем говоря о БД, будем подразумевать только реляционные БД, поэтому слово «реляционные» будем опускать), моделирующих поведение предметных областей (ПрО). Этот алгоритм позволяет использовать единую процедуру автоматизации процесса дизайна схемы БД. Важной особенностью подхода является возможность модели связей степенью G:H в схеме одного отношения.

   Этот метод обеспечил модифицируемость схемы БД, т.е. минимизировал число операций для внесения изменений в динамическом режиме – непосредственно в процессе эксплуатации приложения. А также дал возможность оптимизировать объединение различных приложений в единую информационную систему.

  Алгоритм синтеза схемы БД, также построенный на разделении отношений-сущностей и отношений-связей, как отмечалось, имеет ряд недостатков. Одним из наиболее существенных является невозможность корректного с точки зрения теории нормализации моделирования рекурсивных связей.

  Таким образом, учет рекурсивных связей, а также возможность многократного добавления ключевых атрибутов, отвечающих за различные состояния составных сущностей-объектов, выполняющих разные роли в ПрО, в каркасной схеме БД могут быть осуществлены с использованием масок. При этом возможен учет номеров отрезков времени таких модификаций в таких отношениях.

  Этот механизм позволил вносить изменения в схему БД по полно-модифицируемому принципу, а не с существенным редизайном как самой схемы БД, так и приложения.

Хранилища данных на реляционном каркасе Стаття

  Потребность в моделировании темпоральности данных вызвана динамическим характером функционирования любой системы. Исторически это было важной причиной разделения всех приложений баз данных (БД) на 2 типа - оперативные, в которых моделирование времени может быть минимизировано, и исторические, в которых время играет принципиальную роль. Эти БД получили соответствующие названия – «оперативные» (или «транзакционные») и «хранилища» (или «аналитические»).

  Принцип хранилищ данных (ХД) и их определение предложил У. Инмон. В его подходе ХД — это «предметно-ориентированная, интегрированная, содержащая исторические данные, целостная совокупность данных, предназначенная для поддержки принятия управленческих решений». Инмон дал и классификацию ХД. Из описанных типов нас более всего будет интересовать виртуальное хранилище.

  Виртуальное ХД — это система, предоставляющая интерфейсы и методы доступа к оперативно-регистрирующей системе, которые эмулируют работу с данными как с ХД. Это означает, что виртуальное ХД можно организовать, создав ряд «обращений» (view) к БД, либо применив специальные средства доступа.

   Главными достоинствами такого подхода являются простота и малая стоимость реализации, единая платформа с источником информации и отсутствие сетевых соединений между источником информации и ХД. При этом хранилище, организованное в соответствии с каркасной схемой БД, избавлено от большинства недостатков. Схема такого ХД и приложения, его обслуживающие,  могут быть динамически модифицируемы. А высокая производительность такой системы обеспечивается минимизацией операций соединения.

   Следовательно, и модифицируемость схем БД, и интеграция данных с другими источниками, и отслеживание исторических измерений, и подобие схем БД, и гарантии чистоты данных, обеспечиваемые ограничениями на домены и ключи, позволяют сделать вывод о том, что объединение свойств оперативной (OLTP) и архивной (OLAP) БД в одной каркасной схеме становится возможным.

Алгоритм синтеза реляционного каркаса. Неформальное описание. Стаття

   Предложенный ранее реляционный каркас, синтезированный на основе декартовой зависимости ключевых атрибутов, позволяет моделировать связи степенью G:H. Там же показан обобщенный алгоритм синтеза схем БД, который моделирует предметные области (ПрО) и позволял использовать единую процедуру автоматизации процесса создания схемы БД.

   Такая процедура позволяет обеспечить схеме модифицируемость, т.е. минимизирует число операций для внесения изменений в динамическом режиме – непосредственно в процессе эксплуатации приложения. А также оптимизировать объединение различных приложений, построенных в соответствии с этим алгоритмом, в единую информационную систему.

   Ранее показано, что предложенный алгоритм может быть использован для автоматизированного проектирования высоко-нормализованных и безаномальных в Фейджиновском смысле схем БД. Однако его можно также использовать для проектирования программных систем, непосредственно не связанных с обработкой БД. А также устройств распознавания речи, устройств-переводчиков, экспертных систем, систем автоматизированного аудита приложений, поисковых систем в интернет и систем контент-анализа, а также иных кибернетических систем [6]и т.п.

Каркасный анализ предметной области: стационарные динамические задачи теории упругости для изотропных сред с произвольными неоднородностями Стаття

   Современные вычислительные комплексы в сочетании с программными системами, базирующимися на хорошо обусловленных алгоритмах, позволяют высокоэффективно моделировать напряженно-деформированное состояние сред с усложненными свойствами. Однако вопрос автоматизированного синтеза приложений, гибко перенастраиваемых в зависимости от изменения конфигурации механических систем, практически не изучен. Большинство исследований посвящено развитию метода конечных элементов. Однако существуют иные подходы, позволяющие существенно экономить вычислительные ресурсы иповышать тем самым точность вычислений. Поэтому при рассмотрении вопроса проектирования инструментальных программных средств (CASE-средств), позволяющих синтезировать и сопровождать приложения (моделирующие динамическое поведение сложных механических систем), необходимо проанализировать именно эти методики решения задач механики сплошных сред.

Численный анализ каркасной схемы реляционной базы данных Стаття

   В работе предложен алгоритм синтеза новой модели данных – реляционного каркаса - на основе многозначных зависимостей ключевых атрибутов. Предлагается использовать N-арные таблицы для моделирования связей степенью H:G. Решается проблема модифицируемости структуры реляционного хранилища данных.

Исследования доменно-ключевой схемы реляционной базы данных Стаття

  Семантический анализ произвольных предметных областей (ПрО) и современное проектирование схемы реляционной базы данных (БД) осуществляется в основном с использованием модели П. Чена «сущность-связь» или расширенной реляционной модели Э. Кодда. Хороший обзор методов проектирования дан в классических учебниках по БД Д.М. Кренке и С.Д. Кузнецова. Однако модель «сущность-связь» обладает некоторыми недостатками – она не дает строгих формальных определений сущности и атрибута сущности, а также не учитывают функциональных требований к приложению на стадии проектирования схемы БД.

  В рамках предложенного нового подхода к синтезу ДКНФ-схемы БД для произвольной предметной области проведен анализ некоторых негативных публикаций. Проведено детальное сравнение разных аномалий в схемах БД. А также сравнение разных подходов к проектированию схем и совпадений каркасного метода проектирования. Делается вывод о том, что совпадения с результатами различных исследований является результатом строгой обоснованности предложенного метода.

К вопросу о модифицируемости и безаномальности схемы реляционной базы данных Стаття

  Наиболее важной частью любой информационной системы является ее база данных (БД). Синтез схемы БД – это сложный многокритериальный процесс, основанный на анализе предметной области (ПрО).  Основными критериями оценки модели БД являются «целостность данных», «отсутствие аномалий» и «отсутствие избыточности данных». Однако со временем любой программный продукт подвержен изменениям. И схему БД, не отвечающую новым требованиям, необходимо подвергать обновлениям. Как правило, изменение схемы БД приводит к серьезным затруднениям и существенно повышает стоимость сопровождения. Следовательно, частое перепроектирование схемы БД приводит к реинжинирингу всей СУБД, что нежелательно для пользователей ввиду больших временных и финансовых затрат.

  Предложен новый подход к синтезу ДКНФ для произвольной предметной области. Дан новый критерий принадлежности схемы БД к ДКНФ. Показана единственность подхода к проектированию одновременно и модифицируемой, и безаномальной схемы реляционной БД, основанная на реляционном каркасе. Проведены численные исследования схемы конкретной предметной области. Обнаружен эффект ускорения работы БД за счет экономии на операциях соединений. Делается вывод о возможности применения данного подхода к проектированию схем информационных хранилищ.

Каркасное проектирование доменно-ключевой схемы реляционной базы данных Стаття

   При разработке приложений и синтезе схемы базы данных (БД), моделирующих разные предметные области (ПрО) в рамках классической реляционной модели (РМД), возникают структуры данных, которые принято упрощать. Известен список таких структур: связи типа , n-арные и рекурсивные связи сущностей-объектов, атрибуты связей, иерархические зависимости («слабость») сущностей-объектов, множественные атрибуты. Там же обсуждена еще одна немаловажная проблема, касающаяся не столько проектирования, сколько эксплуатации БД, – модифицируемость реляционной схемы.

     Предложен новый подход к синтезу ДКНФ для произвольной предметной области. Исследован частный случай многозначной зависимости – декартова зависимость. Доказана лемма о безаномальности особого реляционного отношения и теорема о безаномальности актуальной части реляционного каркаса. Дан новый критерий принадлежности схемы БД к ДКНФ. Делается вывод о возможности применения данного подхода к проектированию схем информационных хранилищ.    Предложен также алгоритм синтеза модифицируемых схем БД, показана значимость свойства модифицируемости схемы БД для сопровождения приложений.

Свойства реляционного каркаса на множестве семантически атомарных предикатов Стаття

 Схемой реляционной базы данных (БД) в традиционном представлении является некоторая фиксированная совокупность реляционных схем , т.е. именованных множеств атрибутов и ключей. Как правило, для построения такой схемы вводится совокупность атрибутов  и однозначно соотносимых с ними множеств значений – доменов. При этом совокупности самих атрибутов ассоциированы с объектами или сущностями, а совокупности значений атрибутов – с экземплярами объектов или сущностей. Это - первыйшаг к отображению семантики предметной области в схеме БД. Заметим, что множество  и совокупность множеств  общиедля схем  в том смысле, что отдельный атрибут может принадлежать нескольким схемам. Наконец, экземпляр каждой реляционной схемы  представляется в виде совокупности кортежей  – упорядоченных последовательностей значений атрибутов  схемы.

  Проанализированы свойства реляционного каркаса, синтезируемого на множестве семантически атомарных предикатов. Показано, что реляционный каркас устойчив относительно модификации базового множества предикатов. Наряду с единственностью и полнотой устойчивость позволяет рассматривать реляционный каркас в качестве универсального «носителя» данных для предметных областей с произвольно заданной семантикой.