Формирование аппаратных требований и схемы банка данных

Обновлено: 18.05.2024

Банк данных является разновидностью ИС, в которой реализованы функции централизованного хранения и накопления обрабатываемой информации организованной в одну или несколько баз данных.

Банк данных в общем случае состоит из следующих компонентов:

1. БД - представляет собой совокупность специальным образом организованных данных хранимых в памяти ВС и отображающих состояние объектов и их взаимосвязи в рассматриваемой предметной области.

Логическую структуру хранимых в БД данных называют моделью представления данных. К основных моделям представления данных относятся: иерархическая, сетевая, реляционная, постреляционная, многомерная и объектно-ориентированная.

2. СУБД – это комплекс языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования базы данных многими пользователями.

Обычно СУБД различают по используемой модели данных.

3. Приложения – представляют собой программу или комплекс программ, обеспечивающий автоматизацию обработки информации для прикладной задачи. Их разрабатывают в случаях, когда требуется обеспечить удобство работы с БД неквалифицированным пользователям или интерфейс СУБД не устраивает пользователя.

4. Словарь данных – представляет собой подсистему банка данных, предназначенную для централизованного хранения информации о структурах данных, взаимосвязях файлов друг с другом, типах данных, форматах их представления, принадлежности данных пользователям, кодах защиты и разграничении доступа.

5. Администратор БД – есть лицо или группа лиц, отвечающее за выбор требований к БД, ее проектирование, создание, эффективное использование и сопровождение.

В процессе использования администратор следит за функционированием информационной системы, обеспечивает защиту, контролирует избыточность, непротиворечивость, сохранность и достоверность хранимой в БД информации.

6. ВС– представляет собой совокупность взаимосвязанных и согласованно действующих компьютеров и других устройств, обеспечивающих автоматизацию процессов приема, обработки и выдачи информации потребителю.

7. Обслуживающих персонал – выполняет функции поддержания работы технических и программных средств, работоспособность их состояния

Иерархическая модель данных

Иерархическая модель данных – это логическая модель данных в виде древовидной структуры. Иерархическая древовидная структура строится из узлов и ветвей.

Узелпредставляет собой совокупность атрибутов данных описывающих некоторый объект.

Корень - наивысший узел в древовидной структуре.

Зависимые узлы располагаются на более на более низких уровнях дерева. Уровень, на котором находиться данный узел определяется расстоянием от корневого узла.

Каждый экземпляр корневого узла образует начало записи логической БД. В иерархической модели данных узлы, находящиеся на уровне 2, называются порожденными узла на уровне1, узел на уровне1 называется исходнымдля узлов на уровне 2.

Достоинства:

· Наличие хорошо зарекомендовавших себя СУБД основанных на её применении.

· Простота понимания и использования.

· Обеспечение определенного уровня независимости данных.

· Простота оценки операционных характеристик благодаря заранее заданным взаимосвязям.

Недостатки:

· Удаление исходных объектов влечет удаление поражденных.

· Особенности иерархических структур обуславливают процедурность операций манипулирования данными.

· Сложность доступа к узлам.

Сетевая модель данных

Сетевая модель состоит из множества записей, которые могут быть владельцами или членами групповых соотношений. Связь между записью владельцем и записью объектом имеет вид 1:N/

Сетевая модель –структура,у которой любой элемент может быть связан с любым другим элементом.

Атрибут -логическая единица структуры данных. Обычно каждому элементу при описании БД присваивается уникальное имя. По имени к нему обращаются при обработке.

Элемент данных так же часто называют полем.

Запись– именованная совокупность атрибутов. Использование записей позволяет за одно обращение к базе получить некоторую логически связанную совокупность данных. Именно записи изменяются, добавляются и удаляются. Тип записи определяется составом ее атрибутов.

Экземпляр записи – это конкретная запись с конкретным значением элементов. Примеры сетевых СУБД: CODASYL, DBMS, IDMS, TOTAL, VISTA, СЕТЬ, СЕТОР, КОМПАС.

Достоинство сетевой модели – высокая эффективность затрат памяти и оперативность.

Недостатки:

1. Сложность и жесткость схема базы данных, а так же сложность понимания.

2. Ослабленный контроль целостности ( допускается устанавливать произвольные связи между записями ).

3. Сложность механизма доступа к данным.

4. Необходимость на физическом уровне четко определять связи данных.

5. Требуются значительные ресурсы памяти ЭВМ.

6. Сложность реализации СУБД.

Реляционная модель

Реляционная модель была предложена в 1970 году Эдгаром Кодом и основывалась на понятиях «отношений». Отношения представляют собой множество элементов называемых кортежами. Наглядной формой представления отношений является двумерная таблица. Таблица имеет строки называемые записями и столбцы – колонки. Каждая строка таблицы имеет одинаковую структуру и состоит из полей. Строкам таблицы соответствуют кортежи, а столбцам – атрибуты отношений. С помощью одной таблицы удобно описать простейший вид связей между данными, информация о которых хранится в таблице. Так как в рамках одной таблицы не удается описать более сложной логической структуры данных из предметной области применяют связывание таблицы.

Достоинства реляционной модели:

1. Простота, удобство физической реализации, понятность.

2. Легко дополнять простыми отношениями.

Недостатки:

1. Отсутствие стандартных средств, идентификация отдельных записей.

2. Сложность описания, иерархической и сетевой связи.

Классификация программ СУБД

В общем случае под СУБД можно понимать любой программный продукт, поддерживающий процесс создания, ведения и использования БД.

В общем случае СУБД делятся на следующие основные виды программ:

1. Полнофункциональные (ПФ) – представляют собой традиционные СУБД. Из числа всех современных СУБД ПФ являются наиболее многочисленными и мощными по своим возможностям. К ПФ относятся Data Flex, dBase, Access, FoxPro, Paradox. Обычно ПФ СУБД имеет развитый интерфейс, позволяющий с помощью команд меню выполнять основные действия с СУБД:

1) Создание, модификация структур и таблиц.

3) Формирование запросов.

4) Разработка отчетов и их печать.

Многие ПФ СУБД включают в себя средства программирования для профессиональных разработчиков.

2. Серверы БД предназначены для организации центров обработки данных в сетях ЭВМ. Серверы БД реализуют функцию управления БД запрашиваемые другими пользователями обычно с помощью SQL запросов ( операторов ). К серверам баз данных относятся SQL-server и InterBase.

3. Клиенты БД.В роли клиентских программ для сервера БД могут использоваться различные программы: ПФ СУБД и электронные таблицы.

4. Средства разработки программ работы с БД – могут использоваться для создания разновидностей следующих программ: клиентских программ, серверов БД и их отдельных компонентов, пользовательских приложений. К средствам разработки пользовательских приложений относятся: системы программирования, разнообразные библиотеки программ для различных языков программирования, а так же пакеты автоматизации разработок ( в том числе системах типа «клиент-сервер» (Delphi, Builder, Visual Basic ).

По характеру использования СУБД делятся на:

1. Персональные СУБД – обеспечивают возможность создания персональных баз данных и недорогих приложений работающих с ними. Они выступают в роли клиентской части многопользовательских СУБД ( FoxPro, Acces и dBase).

2. Многопользовательские СУБД – включают в себя сервер БД и клиентскую часть. Как правило они могут работать в неоднородной вычислительной среде ( с разными типами ЭВМ и ОС): Oracle.

В основе построения БнД лежат определенные научные принципы, позволяющие создавать высококачественные системы, отвечающие современным требованиям. Выбор принципов построения БнД и их воплощение в конкретной системе составляют основу проектирования.

Из множества используемых принципов выделим наиболее существенные (рис. 1): принцип интеграции данных и принцип централизации управления ими.

Оба принципа отражают суть банка данных: интеграция является основой организации БД, централизация управления- основой организации и функционирования системы управления базами данных (СУБД). Остальные принципы в той или иной степени связаны с первыми, отдельные из них являются их следствием либо одним из возможных путей реализации. Так, интеграция данных предполагает взаимозависимость (связность) данных, связность, в свою очередь, вместе с принципом композиции позволяет свести избыточность данных к минимуму (добиться высокой степени неизбыточности информации).

Суть принципа интеграции данныхсостоит в объединении отдельных, взаимно не связанных данных в единое целое, в роли которого выступает база данных, в результате чего пользователю и его прикладным программам все данные представляются единым информационным массивом. При этом облегчаются поиск взаимосвязанных данных и их совместная обработка, уменьшается избыточность данных, упрощается процесс ведения БД.

Интеграцию данных необходимо рассматривать на двух уровнях- логическом и физическом. На логическом уровне множество структур данных отображается в единую структуру данных, на физическом уровне автономные файлы объединяются в базу данных.

Принцип целостности данныхотражает требование адекватности хранимой в БД информации состоянию предметной области: в любой момент времени данные должны в точности соответствовать свойствам и характеристикам объектов. Нарушение целостности возникает вследствие искажения или даже разрушения (стирания) всех или части данных, а также как результат записи в базу данных неверной информации. Поддержание целостности достигается контролем входной информации, периодической проверкой хранимых в БД данных, применением специальной системы восстановления данных, а также рядом других мероприятий.

Под независимостью данных будем понимать независимость прикладных программ от хранимых данных, при которой любые изменения в организации данных не требуют коррекции этих программ. Одним из путей достижения независимости является введение дополнительных уровней абстрагирования данных (принцип многоуровневости).Вместо двух традиционных уровней, предусмотренных базовым программным обеспечением и стандартными языками программирования - логического и физического- в архитектуре БнД используется принцип трехуровневой организации данных: логический уровень делится на два- внешний (уровень пользователя) и концептуальный (общий системный уровень данных).

Другой путь достижения независимости данных - передача ядру СУБД части функций, ранее возлагавшихся на прикладные программы: имеются ввиду функции, связанные с организацией доступа к БД. При этом прикладная программа никак не связана ни с БД, ни с методом доступа. Она лишь формирует и передает ядру информацию, необходимую для поиска данных.

Независимость данных достигается также применением и соблюдением принципа отделения описания БД от процедур обработки данных. Наконец, существенным фактором обеспечения независимости следует считать реляционный подход к построению БД- разработку базы данных на основе реляционной модели данных и использовании методов и средств реляционной алгебры в процессе обработки БД. Наибольший эффект достигается рациональным сочетанием всех указанных путей.

Неизбыточность- это состояние данных, когда каждое из них присутствует в БД в единственном экземпляре. Избыточность может иметь место как на логическом уровне, когда в структуре данных повторяются одни и те же типы данных, так и на физическом уровне, когда данные хранятся в двух или более экземплярах. Принцип интеграции позволяет свести избыточность к минимуму. Так, если в трех файлах СОТРУДНИК, КАДРЫ, ФИНАНСЫ (рис. 2) АИС на автономных файлах часть данных повторяется (например, поля ФАМ, ГОД, ДОЛЖ), то в БД (рис. 3) избыточность на логическом уровне сведена к нулю.

Под непротиворечивостью понимается смысловое соответствие между данными; это состояние базы данных, при котором хранимые в ней данные не противоречат друг другу. Различают два аспекта непротиворечивости: смысловое соответствие разнотипных данных и идентичность (равенство) дублирующих данных.

Принцип связности данных заключается в том, что данные в БД взаимосвязаны, и связи отражают отношения между объектами предметной области. Множество типов данных и множество связей образуют логическую структуру данных. В качестве примера можно указать связи ”КАФЕДРА- ПРЕПОДАВАТЕЛЬ”, ”ПРЕПОДАВАТЕЛЬ- ДИСЦИПЛИНА”, ”ГРУППА- СТУДЕНТ”, для предметной области ФАКУЛЬТЕТ, приведенной на рис. 4. Наличие связей между записями в БД позволяет уменьшить избыточность, упростить и ускорить поиск данных.

Принцип централизации управления состоит в передаче всех функций управления данными единому комплексу управляющих программ - системе управления базами данных. Как было указано выше, все операции, связанные с доступом к БД, выполняются не прикладными программами, а централизованно - ядром СУБД - на основании информации, получаемой из этих программ. Соблюдение этого принципа позволяет автоматизировать работу с базами данных и тем самым существенно повысить эффект, получаемый от применения информационной системы.

Отделение описания данных от процедур их обработки предполагает, что описание данных исключается из прикладных программ, составляется и транслируется отдельно от них и хранится в базе данных (или вне ее виде отдельного файла). Вывод этих описаний за рамки прикладной программы делает ее более независимой от БД, облегчает процесс программирования, уменьшает размеры потребной для программы памяти, повышает гибкость манипулирования данными.

На основе указанных выше принципов формируется архитектура БнД- концепция взаимосвязи логических, физических и программных компонентов системы.

Для локальных баз данных принята трехуровневая организация, предложенная комитетом ANSI/SPARC: это два уровня логической организации данных- внешний и концептуальный- и третий уровень (низший)- уровень физической организации данных.

Банк данных (БнД) — это автоматизированная система, пред­ставляющая совокупность информационных, программных, технических средств и персонала, обеспечивающих хранение, накопление, об­новление, поиск и выдачу данных. Главными составляющими банка данных являются база данных и программный продукт, называе­мый системой управления базой данных (СУБД).

Развитие технологий баз и банков данных определяется рядом факторов: ростом информационных потребностей пользователей, требованиями эффективного доступа к информации, появлением новых видов массовой памяти, увеличением ее объемов, новыми средствами и возможностями в области коммуникаций и многим другим.

База данных является интегрированной системой информации, удовлетворяю­щей ряду требований:

- сокращению избыточности в хранении данных;

- устранению противоречивости в них;

- совместному использованию для решения большого круга за­
дач, в том числе и новых;

- удобству доступа к данным;

- безопасности хранения данных в базе, защиты данных;

- независимости данных от изменяющихся внешних условий в
результате развития информационного обеспечения;

- снижению затрат не только на создание и хранение данных,
но и на поддержание их в актуальном состоянии;

- наличию гибких организационных форм эксплуатации.

База данных — это динамичный объект, меняющий значения при изменении состояния отражаемой предметной области (внешних условий по отношению к базе). Под предметной обла­стью понимается часть реального мира (объектов, процессов), ко­торая должна быть адекватно, в полном информационном объеме представлена в базе данных.

Кроме важнейших составляющих БД и СУБД банк данных включает и ряд других составляющих.

Методические средства — это инструкции и рекомендации по созданию и функционированию БнД, выбору СУБД.

Технической основой БнД является ЭВМ, удовлетворяющая оп­ределенным требованиям по своим техническим характеристикам.

Обслуживающий персонал включает программистов, инженеров по техническому обслуживанию ЭВМ, административный аппарат, в том числе администратора БД. Их задача — контроль за работой БнД, обеспечение совместимости и взаимодействия всех состав­ляющих, а также управление функционированием БнД, контроль за качеством информации и удовлетворение информационных по­требностей.

Особую роль играет администратор базы или банка данных (АБД). Администратор управляет данными, персоналом, обслужи­вающим БнД. Важной задачей администратора БД является защита данных от разрушения, несанкционированного и некомпетентного доступа. Администратор предоставляет пользователям большие или меньшие полномочия на доступ ко всей или части базы. Для вы­полнения функций администратора в СУБД предусмотрены раз­личные служебные программы. Администрирование базой данных предусматривает выполнение функций обеспечения надежной и эффективной работы БД, удовлетворение информационных по­требностей пользователей, отображение в базе данных динамики предметной области.

Главными пользователями баз и банков данных являются ко­нечные пользователи, т.е. специалисты, ведущие различные участки экономической работы. Они различаются по квалификации, степени профессионализма, уровню в системе управления: главный бухгалтер, бухгалтер, операционист, началь­ник кредитного отдела и т.д. Удовлетворение их информационных потребностей — это решение большого числа проблем в организа­ции внутримашинного информационного обеспечения.

Специальную группу пользователей БнД образуют прикладные программисты. Обычно они играют роль посредников между БД и конечными пользователями, так как создают удобные пользовательские программы на языках СУБД.

Преимущества работы с БнД для пользователя окупают затраты и издержки на его создание, так как:

- повышается производительность работы пользователей, достигается эффективное удовлетворение их информационных потребностей;

- централизованное управление данными освобождает прикладных программистов от организации данных, обеспечива­ет независимость прикладных программ от данных;




- развитая организация БД позволяет выполнять разнообразные нерегламентированные запросы, новые приложения;

- снижаются затраты не только на создание и хранение дан­ных, но и на их поддержание в актуальном и динамичном со­ стоянии; уменьшаются потоки данных, циркулирующих в системе, сокращается их избыточность и дублирование.

Банк и база данных, расположенные на одном компьютере, на­зываются локальными, а на нескольких соединенных сетями ПЭВМ называются распределенными. Распределенные банки и базы данных более гибки и адаптивны, менее чувствительны к выходу из строя оборудования.

Локальные базы данных эффективны при работе одного или нескольких пользователей, когда имеется возможность согласова­ния их деятельности административным путем. Такие системы просты и надежны за счет своей локальности и организационной независимости.

Назначение распределенных баз и банков данных состоит в предоставлении более гибких форм обслуживания множеству удаленных пользователей при работе со значительными объемами ин­формации в условиях географической или структурной разобщен­ности. Распределенные системы баз и банков данных обеспечива­ют широкие возможности по управлению сложных многоуровне­вых и многозвенных объектов и процессов.

Моделирование базы данных ведется поэтапно.

1 этап - предпроектная стадия, ко­торая включает сбор материалов в процессе обследования, оформление их в виде технического задания. В них обосновывает­ся целесообразность создания банка и базы данных. В качестве ос­новных факторов раскрываются и приводятся следующие:

- многоцелевое использование данных;

- обеспечение многопользовательского доступа к данным в диалоговом режиме;

- наличие сложных связей между данными;

- необходимость поддержания системы в актуальном состоя­нии.

Материалы, содержащие выводы и предложения по созданию банка и базы данных исходя из конкретных условий и возможно­стей, включаются в техническое обоснование проекта и служат основанием для формирования технического задания на разработку системы банка данных, оно является частью общего технического задания на проектирование компьютерной системы. В нем ставятся цели и круг решаемых проблем, оговариваются масштабы и сферы деятельности системы, глобальные ограниче­ния.

На стадии технического проектирования результаты разработок и проектных решений оформляются в виде технического проекта. Он включает общие вопросы: такие, как определение конфигура­ции вычислительных, средств, создание логической модели базы данных, ее уточнение и доводка в виде моделей других уровней, выбор операционной системы и СУБД, физическое проектирова­ние. Затем разрабатываются конкретные пользовательские приме­нения БД, определяются подмодели, доступные каждому из поль­зователей.

Технический проект является основным проектным документом,
в котором приводятся разработки и их описания по всем компонентам создаваемого банка данных. При моделировании базы дан­ных используются различные методы и средства, ориентированные
на выбор конкретной СУБД. Сюда же относятся и предбазовые
процессы подготовки информации и работы с ней, определение
технологических особенностей по всем процессам, возникающим в
результате создания и внедрения банка данных. В техническом
проекте отражаются организационные изменения, связанные с работой технических и программных средств, с новой организацией
информации.

На этапе рабочего проектирования доводятся и детализируются решения технического проекта. Рабочий проект имеет ту же струк­туру, что и технический, но с более глубокой проработкой и проверкой. На этом этапе выполняется сбор и предварительная подготовка нормативно-справочных материалов, разработка должност­ных, технологических инструкций для работы в условиях новой информационной технологии.

На этапе внедрения проекта выполняется проверка проектных решений и их доводка, при необходимости дорабатывается техно­логия работы с банком данных, пользователями, выполняется пе­рераспределение обязанностей, устанавливаются категории и ие­рархия доступа пользователей к данным.

Использование технологий базы и банка данных ставит вопро­сы дальнейшего развития компьютерных информационных систем: их реорганизацию, подключение новых пользователей, предостав­ление новых информационных услуг.

Современные СУБД предоставляют возможность пользователям быстро и удобно создавать несложные базы данных.

Банк данных как автоматизированная ИС (преимущества, требования, принципы построения). Многоуровневоепредставление данных БД под управлением СУБД. Формирование запросов к БД на языке SQL.

1. База данных (БД) – этопоименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определеннойпредметной области.

СУБД -комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных,поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимойинформации. Примеры СУБД: MS Access, MS FoxPro, dBASE и др.

Основными компонентами СУБД являются:

1) средапользователя, дающая возможность непосредственно управлять данными склавиатуры;

2) алгоритмическийязык для программирования прикладных систем обработки данных, которыйреализуется как интерпретатор;

3) реляционная(иерархическая, сетевая) модель данных.

АрхитектурноСУБД состоит из двух основных компонентов: языкаописания данных (ЯОД), позволяющего создать схему описания данных в БД, и языка манипули­рования данными (ЯМД),выполняющего операции с базой данных (наполнение, обновление, удаление, выборкуинформации). Данные языки могут быть реализованы в виде тренажеров илиинтерпретаторов. Помимо ЯОД и ЯМД к СУБД следует отнести средства (или языки) подготовки отчетов (СПО), позволяющиеподготовить отчеты на основе информации, найденной в БД.

Основными функциями СУБД являются:

1) определениеданных - определить, какая именно информация будет хранитьсяв БД, задать свойства данных, их тип, указать, как эти данные связаны междусобой.

2) обработкаданных -данные могут обрабатываться самыми различными способами. Можно выбирать любыеполя, фильтровать и сортировать данные. Можно объединять данные с другой,связанной с ними, информацией и вычислять итоговые значения.

3) управлениеданными - можно указать, кому разрешено знакомиться сданными, корректировать их или добавлять новую информацию. Можно определятьправила коллективного доступа.

СУБД решает следующие задачи:

> 1) > отождествляет структуры определенноготипа;

> 2) > обеспечивает ввод данных, при этомосуществляется контроль вводимой информации;

> 3) > размещение информации в памятикомпьютера согласно описанию элементов и структуры БД;

> 4) > обновление БД, замена устаревших данных,дополнение.

БД иСУБД имеют многоуровневую архитектуру, представление о которой можно получитьиз рис.1. Различаю концептуальный, внутренний и внешний уровни представленияданных БД, которым соответствуют модели аналогичного назначения.

Концептуальный уровень соответствует логическому аспекту представления данных предметной области винтегрированном виде. Концептуальнаямодель состоит из множества экземпляров различных типов данных,структурированных в соответствии с требованиями СУБД.

Внутренний уровень отображает требуемую организацию данных в среде хранения и соответствуетфизическому аспекту представления данных. Внутренняямодель состоит из отдельных экземпляров записей, физически хранимых навнешних носителях.

Внешний уровень поддерживает частные представления данных, требуемые конкретным пользователем. Внешняя модель является подмножествомконцептуальной модели. Возможно пересечение внешних моделей по данным. Примерсоотношения между концептуальной моделью и внешними моделями приведен на рис.2. С помощью


Рис.1 Многоуровневое представлениеданных БД под управлением СУБД


Рис.2 Пример соотношения между концептуальноймоделью и внешними моделями

внешних моделейподдерживается санкционированный доступ приложений к данным БД (ограниченсостав и структура данных концептуальной модели БД, доступных в приложении, атакже заданы допустимые режимы обработки этих данных: ввод, редактирование,удаление, поиск).

Появлениеновых или изменение информационных потребностей существующих приложений требуютопределение для них корректных внешних моделей, при этом на уровнеконцептуальной и внутренней модели данных изменений не происходит. Изменения вконцептуальной модели, вызванные появлением новых видов данных или изменениемих структур, могут затрагивать не все приложения, т.е. обеспечиваетсяопределенная независимость программ от данных. Изменения в концептуальноймодели должны отражаться на внутренней модели, возможна также и самостоятельнаямодификация внутренней модели (без изменения концептуальной) с целью улучшенияее характеристик. Таким образом, БД реализует принцип относительнойнезависимости логической и физической организации данных.

Банкданных ( БнД ) является частным случаем ИС,реализованной в рамках концепции СУБД. БнД – это система специальным образом организованныхБД, программных, технических, языковых и методических средств, предназначенныхдля обеспечения центрального накопления и коллективного многоцелевогоиспользования данных. БнД наряду с БД содержит иСУБД.

  1. Наличие целостного отображения определенной части реального мира позволяет обеспечить непротиворечивость и целостность информации, возможность обращаться к ней не только при решении заранее предопределенных задач, но и с нерегламентированными запросами.
  2. Интегрированное хранение сокращает избыточность хранимых данных, что приводит к сокращению затрат не только на создание и хранение данных, но и на поддержание их в актуальном состоянии.
  3. Использование БнД при правильной его организации существенно изменяет деятельность организации, в которую он внедряется, т.е. приводит к перераспределению функций между сотрудниками.
  4. Центральное управление данными БнД освобождает от этих функций всех пользователей, кроме администратора БД.
  5. БнД обеспечивает возможность более полной реализации принципа независимости прикладных программ от данных.
  6. Наличие в составе СУБД средств, ориентированных на разные категории пользователей, дает возможность работать с БД не только профессионалам в области обработки данных, но и практически любому пользователю.

Требованияк БнД

  1. Адекватность информации состоянию описываемой предметной области.
  2. Надежность функционирования системы.
  3. Быстродействие и производительность. Быстродействие определяется временем ответа системы на запрос, производительность – количеством запросов, обрабатываемых в единицу времени.
  4. Простота и удобство использования.
  5. Массовость использования. Современная ИС должна обеспечивать коллективный доступ пользователей к данным, при котором пользователи одновременно и независимо друг от друга могут обращаться к БД и получать сведения.
  6. Защита информации.
  7. Возможность расширения.

Выделяютдва главных ведущих принципа – 1) интеграция данных и2) централизация управления данными. Оба принципа отражают суть БнД: интеграция является основой организации БД, ацентрализация управления – основой организации и функционирования СУБД.

Крометого, выделяют также принципы: 3) целостность; 4) независимость; 5) многоуровневость архитектуры; 6) неизбыточность ;7) непротиворечивость; 8) связанность; 9) композиция; 10) отдельное описаниеданных БД от процедур их обработки; 11) модульность.

  1. Интеграциюданных необходимо рассматривать на 2-х уровнях: логическом – множество структур данных отображается в единую структуру (схему БД); физическом – автономные файлы объединены в БД.
  2. Принцип централизации управления состоит в передаче всех функций управления данными СУБД. Все операции, связанные с доступом к БД, выполняются не прикладными программами, а централизованным ядром СУБД на основе информации, полученной из этих программ. Соблюдение этого принципа позволяет автоматизировать работу с БД, повысить эффективность использования ИС.
  3. Принцип целостности отражает требование адекватности хранимой в БД информации состоянию описываемой предметной области. В любой момент времени данные должны полностью соответствовать свойствам и характеристикам объектов. Целостность данных может быть нарушена из-за потери части данных или занесения неверных значений характеристик данных. Поддержание целостности обеспечивается: контролем вводимых данных; применением специальной системы восстановления данных.
  4. Под независимостью данных понимается независимость прикладных программ от хранимых данных. Некоторые пути достижения независимости данных: 1) передача ядру СУБД части функций прикладных программ (например, функции организации доступа к БД: прикладная программа не связана ни с БД, ни с методом доступа к данным, она лишь формирует и передает ядру информацию, необходимую для поиска данных), т.е. соблюдение принципа централизации управления; 2) реляционный подход к построению БД.
  5. Одним из путей достижения независимости данных является введение дополнительных уровней абстрагирования данных (концептуального, внешнего и внутреннего), т.е. соблюдение принципа многоуровневостиархитектуры.
  6. Неизбыточностьданных - это такое состояние, когда каждый элемент данных присутствует в БД в единственном экземпляре.
  7. Под непротиворечивостью понимается смысловое соответствие между данными. Выделяют два аспекта непротиворечивости: смысловое соответствие разнотипных данных и идентичность, равенство дублируемых данных.
  8. Принцип связанность означает, что данные в БД взаимосвязаны и связи отражают отношения между объектами описываемой предметной области.
  9. Принцип отдельного описания данных от процедур их обработки предполагает, что описание данных исключается из прикладных программ.
  10. Принцип модульности означает, что отдельные прикладные программы хранятся и используются как автономные модули.

Банкданных ( БнД ) является современной формой организациихранения и доступа к информации. Банк данных - это система специальным образоморганизованных данных, программных, технических, языковых, организационно-методическихсредств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления иколлективного многоцелевого использования данных.

Дляфункционирования банка данных необходимо наличие специальных языковых ипрограммных средств, называемых СУБД - система управления базами данных,облегчающих для пользователя выполнение всех операций, связанных с организациейхранения данных, их корректировки и доступа к ним.

Банкданных является сложной человеко-машинной системой, включающей различныевзаимосвязанные и взаимозависимые компоненты:


а)Информационный компонент. Ядром банка данных является база данных. База данных- это поименованная совокупность взаимосвязанных данных, находящихся подуправлением СУБД.

б)Программные средства. Основу программного обеспечения БнД составляют программные компоненты СУБД. Среди них можно выделить ядро СУБД,обеспечивающее создание базы данных, т. е. именно то, что называется"управлением данными”, а также другие компоненты, обеспечивающие настройкусистемы, средства тестирования, утилиты, обеспечивающие выполнениевспомогательных функций.

Всостав большинства СУБД включены программные компоненты, позволяющиеавтоматизировать проектирование систем обработки информации (генераторыотчётов, форм, запросов, меню и др.). Эти функции не являются непосредственнофункциями по управлению данными, но фактически являются мощными комплекснымиинструментальными средствами, позволяющими автоматизировать процесс созданияинформационных систем.

Подавляющеебольшинство СУБД работает в среде универсальных операционных систем ивзаимодействует с ОС при обращении к БнД . Поэтомуможно считать, что ОС также входит в состав БнД .

в)Языковые средства. Языковые средства обеспечивают интерфейс пользователейразных категорий с банком данных.

Длявыражения обобщённого взгляда на данные применяют язык описания данных (ЯОД)внутреннего уровня, включаемый в состав СУБД. Описание представляет собоймодуль данных и их отношений, т. е. структур, из которых образуется базаданных. ЯОД позволяет определять схемы базы данных, характеристики храненияданных и параметры организации их хранения в памяти и может включать в себясредства поддержки целостности базы данных, ограничение доступа, секретности.

Крометого, СУБД включает в себя язык манипулирования данными (ЯМД), который обычновключает в себя средства поддержки целостности базы данных: добавление,удаление, обновление данных; создание и уничтожение базы данных; изменениеопределений базы данных; обеспечение запросов к справочнику базы данных.

Наиболеераспространённым языком для работы с базами данных является SQL (StructuredQuery Language), в своих последних реализациях представляющий не толькосредства для обработки запросов на выборку данных, но также и функции посозданию, обновлению, управлению доступом и т. д.

г)Технические средства. Технические средства, на которых реализуется БнД - это периферийные устройства для ввода информации вбазу данных, средства хранения данных и средства отображения выводимойинформации. Если банк данных реализуется в сети, то необходимы соответствующиекоммуникационные средства для обеспечения работы.

Особуюроль для обеспечения эффективного и надёжного функционирования банка данныхиграют средства хранения информации. Память в БнД обычно организуется в виде многоуровневой системы. Необходимо обращать вниманиена выбор запоминающих устройств для организации хранения не только данных,предназначенных для доступа к ним, но и архивных данных.

Вбанках данных выполняются операции по вводу, хранению, обработке и выводуинформации. При выполнении каждой из этих операций могут использоватьсяразличные технологии и, как следствие, разные технические и программныесредства для их поддержания.

д )Организационно-методические средства. Они представляют собой различныеинструкции, методические и регламентирующие материалы, предназначенные дляпользователей разных категорий, взаимодействующих с банком данных. Это могутбыть инструкции по работе с базой данных, документы, определяющие права доступаи регламент работы; методики проектирования баз

Банк данных является частью любой автоматизированной системы такой как САПР, АСУП, АСУТП и т.д. Задачей банка данных является поддержание информационной модели в необходимом состоянии и обеспечении запросов пользователей. Это требует, чтобы в банке данных выполнялись три операции: включить, удалить, изменить. Эти операции обеспечивают хранение и модификацию данных.

С развитие автоматизированной системы изменяется состав объектов предметной области, изменяются связи между ними. Все это должно находить отражение в информационной системе. Т.о., организация банка данных должна быть гибкой. Покажем место банка данных в составе автоматизированной системы.

При проектировании банка данных необходимо учитывать два аспекта обеспечения запросов пользователя.

1) Определение границ конкретной предметной области и разработка информационной модели. Отметим, что банк данных должен обеспечивать информацией всю систему как в настоящем, так и в будущем с учетом ее развития.

2) Разработка банка данных должна ориентироваться на эффективное обслуживание запросов пользователей. В связи с этим необходимо анализировать типы и виды запросов пользователей. Также необходимо анализировать функциональные задачи автоматизированной системы, для которой этот банк будет являться источником информации.

Пользователи банка данных различаются по следующим признакам:

· по признаку постоянства общения с банком. Пользователи: постоянные и разовые;

· по уровню допуска. Часть данных должна быть защищена;

· по форме представления запросов. Запросы могут давать программисты, непрограммисты, пользователи задачи.

В связи с большой разнородностью пользователей в банке данных предусматривается специальное средство, позволяющее привести все запросы к единой терминологии. Это средство называется словарь данных.

Выделим основные требования, которым должен отвечать банк данных со стороны внешних пользователей. Банк данных должен:

1. Обеспечивать возможность хранения и модификации больших объемов многоаспектной информации. Удовлетворять сегодняшним и вновь возникающим требованиям со стороны пользователя.

2. Обеспечивать заданные уровни достоверности и непротиворечивости хранимой информации.

3. Обеспечивать доступ к данным только тех пользователей, которые имеют соответствующие полномочия.

4. Обеспечивать возможность поиска информации по произвольной группе признаков.

5. Удовлетворять заданным требованиям производительности при обработке запросов.

6. Иметь возможность реорганизации и расширения при изменении границ предметной области.

7. Обеспечивать выдачу информации пользователю в различной форме.

8. Обеспечивать возможность одновременного обслуживания большого числа внешних пользователей.

Для удовлетворения этих требований необходимо вводить централизованное управление данными.

Выделим основные преимущества централизованного управления данными по сравнению с ранее используемым обеспечением.

1) Сокращение избыточности хранимых данных. Данные, которые используются несколькими приложениями структурируются (интегрируются) и хранятся в единственном экземпляре.

2) Устранение противоречивости хранимых данных. В связи с безизбыточностью данных устраняется ситуация, когда при фактическом изменении данного оно кажется измененным не во всех записях.

3) Многоаспектное использование данных при однократном их вводе.

4) Комплексная оптимизация на основе анализа требований пользователя. Выбираются такие структуры данных, которые обеспечивают наилучшее обслуживание.

5) Обеспечение возможности стандартизации. При этом облегчается обмен данными с другими автоматизированными системами, а также процедуры контроля и восстановления данными.




6) Обеспечение возможности санкционированного доступа к данным, т.е. наличие механизмов защиты данных.

Следует подчеркнуть, что основной проблемой централизованного управления данными является обеспечение независимости прикладных программ от данных. Это объясняется тем, что интеграция данных, оптимизация структур данных требуют изменения хранимого представления данных и метода доступа к данным.

Вывод: Главной отличительной чертой банка данных является наличие централизованного управления данными.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: