Тема 4. Базы данных, используемые в построении современных информационных систем

План:

1. Основные понятия процесса накопления данных

2. Системы управления базой данных

3. Основные форматы данных, используемые в таможенных органах при хранении и передаче информации

 

Основные понятия процесса накопления данных

В ходе развития информационных систем были сформулированы принципы организации больших массивов данных:

- принцип интеграции данных, в соответствии с которым все данные накапливаются и хранятся централизованно, образуя динамически обновляемую модель предметной области;

- принцип независимости прикладных программ от данных, то есть отделение логической модели данных от средств управления ими.

Удовлетворение этим принципам связано с созданием единого для всех задач блока данных, называемого базой данных, и разработкой единой управляющей программы для манипулирования данными, называемой системой управления базой данных – СУБД.

База данных представляет собой данные, организованные и обрабатываемые в соответствии с определёнными правилами хранения и доступа. Логическая, а часто и физическая автономность данных является существенным отличием баз данных от прочего программного обеспечения. Фиксированная, строго оговоренная структура данных и их безусловная типизация отличает базу данных от текстовых и табличных процессоров, а широкая гамма допустимых операций на множествах является важным преимуществом её перед пакетами прикладных программ и системами программирования. Выделением базы данных как особой части программного обеспечения преследуется несколько целей:

- эффективная структуризация информации;

- сведение к минимуму повторяющихся данных;         

- обеспечение быстрого доступа к информации прямо на носителе;

- удобство дополнения информации новыми сведениями;

- обеспечение целостности данных;

- предотвращение несанкционированного доступа к информации;

- облегчение автоматизации обработки данных и ведение отчётности.

Объекты, процессы, явления предметной области представляются в базах данных коллекциями записей (сущностей) определённой структуры. Отношения между записями характеризуются связями, которые могут быть бинарными и n-арными. Эти связи оформляются в виде моделей данных. Модель даёт приближённое представление коллекции средствами языка, математической или логической символики. Различают иерархическую, сетевую и реляционную модели данных.

Иерархическая модель отражает структуру, аналогичную файловой системе. Это дерево с узлами, в которых хранятся данные, и ветвями, связывающими их между собой. Узел, в который не входит ни одна ветвь, называется корнем. В свою очередь, любой узел дерева – это в то же время и корень поддерева. Число таких поддеревьев именуется степенью узла. Концевой узел, имеющий нулевую степень, называется листом. Таким образом, иерархическая модель должна удовлетворять определённым ограничениям.

Если эти ограничения убрать получится сетевая модель. Сетевая модель рассматривает базу данных как абстрактное хранилище связанных друг с другом записей, то есть объектами такой базы являются и записи и связи между ними. Форма хранения информации в базе данных сетевого типа напоминает способ хранения образов в мозгу человека. Между элементами данных существует отношение наследования типа «родитель-потомок», причём любой элемент может оказаться наследником нескольких родителей и наоборот. Связи в базе данных сетевого типа реализуются с помощью сложной системы указателей. Поскольку каждый элемент данных должен содержать ссылки на другие элементы, такая модель требует значительных ресурсов памяти и высокого быстродействия компьютера.

Идея автоматизированной реляционной или табличной организации данных принадлежит польскому математику З. Я. Слонимскому. В основе её лежит представление предметной области в виде набора взаимосвязанных таблиц, элементы которой являются неделимыми величинами. В этом заключается главное отличие реляционной модели от иерархической и сетевой. Сравнительная простота инструментальных средств поддержки реляционной модели является её достоинством, тогда как жёсткость структуры и зависимость от скорости работы и размера базы данных относятся к недостаткам.

Разработчики реляционных СУБД никогда не ставили целью представление пользователю мощных функций многомерной обработки данных, их анализа и синтеза. Такие функции обычно перекладываются на различные отдельные инструменты для конечного пользователя, такие как широкоформатные таблицы, графические программы и специализированные пакеты прикладных программ.