Предпосылки возникновения БД

· Приложения и данные были в жесткой зависимости.

· Данные могли обрабатываться только одним приложением.

· Изменение структуры данных приводило к изменению приложения

· Дублирование данных для разных приложений

· Появление противоречивости данных (изменение в одном из приложений)

Преимущества использования БД

· Компактность хранения.

· Скорость обработки.

· Низкие трудозатраты при редактировании данных (картотеки) и обработке запросов (перебор картотеки).

· Применимость (доступность, готовность к применению).

Преимущества централизованного подхода в управлении данными

· Возможность сокращения избыточности.

· Возможность устранения (до некоторой степени) противоречивости.

· Возможность общего доступа к данным.

· Возможность соблюдения стандартов.

· Возможность введения ограничений для обеспечения безопасности.

· Возможность обеспечения целостности данных.

· Возможность сбалансировать противоречивые требования.

· Независимость структуры хранения данных от приложений и/или приложений от структуры хранения данных.

База данных. Банк данных. СУБД.

База данных. В общем смысле термин "база данных" можно применить к любой совокупности связанной информации, объединенной вместе по определенным признакам. Примерами баз данных могут служить телефонный справочник, толковый или орфографический словарь, энциклопедия, библиотечный каталог, расписание поездов и т.д.. При этом в качестве базы данных рассматривается только набор данных, организованных определенным образом.

База данных – это совокупность связанных данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования, независимая от прикладных программ. База данных является информационной моделью предметной области. Обращение к базам данных осуществляется с помощью специальных программных средств - систем управления базами данных (СУБД).

Банк данных - автоматизированная информационная система, обеспечивающая централизованное хранение и коллективное использование данных. В состав банка данных входят одна или несколько баз данных, справочник баз данных, СУБД, а также библиотеки запросов и прикладных программ.

В базах данных, как правило, осуществляется совместное хранение данных с их описаниями, таким образом, что описание данных (БД) является независимым от программ пользователей и составляет самостоятельный объект хранения. Эти описания обычно называют метаданными.

Системы управления базами данных (СУБД)

Система управления базами данных (СУБД) является важнейшим компонентом автоматизированной информационной системы. СУБД предназначена для создания и поддержания базы данных. СУБД, как правило, имеет инструментальные средства разработки, а также специализированный язык обращения к данным (язык описания данных – ЯОД, язык манипулирования данными – ЯМД). СУБД позволяет пользователям обращаться к базе данных (осуществлять запросы к базе данных, обрабатывать данные в базе, добавлять, удалять данные и т.д.). Программные (инструментальные) средства СУБД включают ядро и сервисныесредства. Ядро – это набор программных модулей, необходимый и достаточный для создания и поддержания БД. Сервисные программы предоставляют пользователям некоторые дополнительные возможности.

СУБД – это хранение данных и их описания. Основная особенность СУБД – это наличие процедур для ввода и хранения не только самих данных, но и описаний их структуры. Файлы, снабженные описанием хранимых в них данных и находящиеся под управлением СУБД, стали называть банки данных, а затем " Базы данных " (БД).

 

Рис. 1.2. Связь программ и данных при использовании СУБД

Пусть, например, требуется хранить расписание движения самолетов (рис. 1.1) и ряд других данных, связанных с организацией работы аэропорта (БД "Аэропорт"). Используя для этого одну из современных "русифицированных" СУБД, можно подготовить следующее описание расписания:

СОЗДАТЬ ТАБЛИЦУ Расписание (Номер_рейса Целое Дни_недели Текст (8) Пункт_отправления Текст (24) Время_вылета Время Пункт_назначения Текст (24) Время_прибытия Время Тип_самолета Текст (8) Стоимость_билета Валюта);

и ввести его вместе с данными в БД "Аэропорт".

Понятие языка запросов СУБД. Язык запросов СУБД – специализированные язык, позволяющий обращаться за нужными данными как из программ, так и с терминалов (рис. 1.2). Сформировав запрос

ВЫБРАТЬ Номер_рейса, Дни_недели, Время_вылетаИЗ ТАБЛИЦЫ РасписаниеГДЕ Пункт_отправления = 'Москва' И Пункт_назначения = 'Киев' И Время_вылета > 17;

получим расписание "Москва-Киев" на вечернее время, а по запросу

ВЫБРАТЬ КОЛИЧЕСТВО(Номер_рейса)ИЗ ТАБЛИЦЫ РасписаниеГДЕ Пункт_отправления = 'Москва' И Пункт_назначения = 'Минск';

получим количество рейсов "Москва-Минск".

 

Эти запросы не потеряют актуальности и при расширении таблицы:

ДОБАВИТЬ В ТАБЛИЦУ Расписание Длительность_полета Целое;

как это было с программами обработки почтовых адресов при введении почтового индекса (см. п. 1.1).

Однако, за все надо расплачиваться: на обмен данными через СУБД требуется большее время, чем на обмен аналогичными данными прямо из файлов, специально созданных для того или иного приложения.

Архитектура и компоненты СУБД (архитектура ANSI/SPARC)

Уточним понятие системы управления базами данных (СУБД).

В наиболее полном варианте пакет СУБД может иметь следующие компоненты:

1. Среда пользователя, дающая возможность непосредственного управления базами данных с клавиатуры.

2. Алгоритмический язык для программирования прикладных систем обработки данных, реализованный как интерпретатор, что позволяет быстро создавать и отлаживать достаточно сложные программы (законченные информационные системы).

3. Компилятор для придания завершенной программе вида готового коммерческого продукта в форме независимого EXE-файла.

4. Программы-утилиты быстрого программирования рутинных операций (генераторы отчетов, экранов, меню и других приложений).

 

Собственно СУБД – это, конечно, оболочка пользователя. Ввиду того, что такая среда ориентирована на немедленное удовлетворение его запросов, это всегда система-интерпретатор.

Наличие в СУБД языка программирования позволяет создавать сложные системы обработки данных, ориентированные под конкретные задачи и даже под конкретного пользователя. Есть такие СУБД, которые имеют только язык и не имеют оболочки пользователя. Они предназначены исключительно для программистов, и это системы компилирующего типа. Такие пакеты лишь с оговорками могут быть названы СУБД. Обычно их называют просто компиляторами.

СУБД должна предоставлять доступ к данным любым пользователям, включая и тех, которые практически не имеют и (или) не хотят иметь представления о:

• физическом размещении в памяти данных и их описаний;
• механизмах поиска запрашиваемых данных;
• проблемах, возникающих при одновременном запросе одних и тех же данных многими пользователями (прикладными программами);
• способах обеспечения защиты данных от некорректных обновлений и (или) несанкционированного доступа;
• поддержании баз данных в актуальном состоянии и множестве других функций СУБД.

При выполнении основных из этих функций СУБД должна использовать различные описания данных. А как создавать эти описания?