Системы управления базами данных

Размещено на http:www.allbest.ru/

Дзержинский район

МБВ(С)ОУ В(С)ОШ № 15

Проектная работа

Системы управления базами данных

Обухов Владислав Игоревич

класс: 11

Научный руководитель -

Татьяна Геннадьевна

учитель информатики и ИКТ

Новосибирск 2013

Оглавление

Введение

Глава 1. Системы управления базами данных

1.1 Основные понятия, определения, используемые в работе

1.2 Основные типы (виды) СУБД

Глава 2. Структура и функции управления базами данных

Глава 3. Система управления базами данных. Назначение и основные возможности

Глава 4. Обработка данных в БД

Заключение

Список литературы

Введение

Потоки информации, циркулирующие в мире, который нас окружает, огромны. Во времени они имеют тенденцию к увеличению. Поэтому в любой организации, как большой, так и маленькой, возникает проблема такой организации управления данными, которая обеспечила бы наиболее эффективную работу. Некоторые организации используют для этого шкафы с папками, но большинство предпочитают компьютеризированные способы-базы данных, позволяющие эффективно хранить, структурировать и систематизировать большие объемы данных. И уже сегодня без баз данных невозможно представить работу большинства финансовых, промышленных, торговых и прочих организаций. Не будь баз данных, они бы просто захлебнулись в информационной лавине.

Существует много веских причин перевода существующей информации на компьютерную основу. Сейчас стоимость хранения информации в файлах ЭВМ дешевле, чем на бумаге. Базы данных позволяют хранить, структурировать информацию и извлекать оптимальным для пользователя образом. Использование клиент/серверных технологий позволяют сберечь значительные средства, а главное и время для получения необходимой информации, а также упрощают доступ и ведение, поскольку они основываются на комплексной обработке данных и централизации их хранения. Кроме того ЭВМ позволяет хранить любые форматы данных, текст, чертежи, данные в рукописной форме, фотографии, записи голоса и т. д. база данных компьютерный управление

База данных - это организованная структура, предназначенная для хранения информации.

С понятием базы данных тесно связано понятие системы управления базой данных. Это комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнение её содержимым, редактирования содержимого и визуализации информации. Под визуализацией информации базы понимается отбор отображенных данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочивание, оформление и последующая выдача на устройство вывода или передачи по каналом связи.

Для использования столь огромных объемов хранимой информации, помимо развития системных устройств, средств передачи данных, памяти, необходимы средства обеспечения диалога человек - ЭВМ, которые позволяют пользователю вводить запросы, читать файлы, модифицировать хранимые данные, добавлять новые данные или принимать решения на основании хранимых данных. Для обеспечения этих функций созданы специализированные средства-системы управления базами данных (СУБД). Современные СУБД многопользовательские системы управления базой данных, которые специализируется на управлении массивом информации одним или множеством одновременно работающих пользователей.

Глава 1. Системы управления базами данных

1.1 Основные понятия, определения, используемые в работе

Рассмотрим ряд определений и понятий, относящихся к базам данных (БД).

База данных -- это поименованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношения в рассматриваемой предметной области.

Система управления базой данных (СУБД) -- это совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного применения БД многими пользователями.

Предметной областью называют часть реальной системы, представляющей область интересов для пользователя.

Объектом называется элемент информационной системы, данные о котором сохраняются на носителе.

Таблица -- некоторая регулярная структура, состоящая из конечного набора однотипных записей. Иногда ее называют отношением.

Ключевое поле -- одно или несколько полей, комбинация значений которых однозначно определяет каждую запись в таблице.

В межтабличных связях ключевые поля используются для ссылок на указанные записи в одной таблице из другой таблицы. При ссылке на ключевое поле из другой таблицы оно называется полем внешнего ключа. Внешний ключ представляет одно или несколько полей (столбцов) в таблице, содержащих ссылку на поле или поля первичного ключа в другой таблице. Ключевое поле должно содержать уникальную для каждой записи таблицы информацию. Первичный ключ является комбинацией одного или нескольких полей, комбинация значений которых однозначно определяет каждую запись в таблице. Первичный ключ всегда должен иметь уникальный индекс и всегда используется для связывания таблицы с внешними ключами в других таблицах.

Запись данных -- это совокупность значений связанных элементов данных. Запись обычно представляет собой строку таблицы.

Тип данных характеризует вид хранящихся данных.

Набор типов данных полностью совпадает с типами данных, применяемыми в языках программирования. В современных системах управления базой данных допускаются следующие типы данных: символьные, числовые, битовые строки, специализированные данные (денежные единицы, дата, время, временной интервал) и ряд других.

1.2 Основные типы (виды) СУБД

Существует огромное количество разновидностей баз данных, отличающихся по различным критериям. Например, в «Энциклопедии технологий баз данных», по материалам которой написан данный раздел, определяются свыше 50 видов БД.

Основные классификации приведены ниже.

1. Классификация по модели данных:

1.1. Иерархическая

1. 2. Объектная и объектно-ориентированная

1. 3. Объектно-реляционная

1.4. Реляционная

1.5. Сетевая

1. 6. Функциональная.

2. Классификация по среде постоянного хранения:

2.1. Во вторичной памяти, или традиционная: средой постоянного хранения является периферийная энергонезависимая память (вторичная память) -- как правило, жёсткий диск.

2.2. В оперативную память СУБД помещает лишь кеш и данные для текущей обработки.

В оперативной памяти: все данные на стадии исполнения находятся в оперативной памяти.

2.3. В третичной памяти: средой постоянного хранения является отсоединяемое от сервера устройство массового хранения (третичная память), как правило на основе магнитных лент или оптических дисков.

Во вторичной памяти сервера хранится лишь каталог данных третичной памяти, файловый кеш и данные для текущей обработки; загрузка же самих данных требует специальной процедуры.

3. Классификация по содержимому:

3.1. Географическая

3.2 Историческая

3.3 Научная

4.4 Мультимедийная.

4. Классификация по степени распределённости:

4.1 Централизованная, или сосредоточенная: БД, полностью поддерживаемая на одном компьютере.

4.2 Распределённая: БД, составные части которой размещаются в различных узлах компьютерной сети в соответствии с каким-либо критерием.

4.3 Неоднородная: фрагменты распределённой БД в разных узлах сети поддерживаются средствами более одной СУБД

4.4 Однородная: фрагменты распределённой БД в разных узлах сети поддерживаются средствами одной и той же СУБД.

4.5 Фрагментированная, или секционированная: методом распределения данных является фрагментирование (партиционирование, секционирование), вертикальное или горизонтальное.

4.6 Тиражированная: методом распределения данных является тиражирование (репликация).

5. Другие виды БД:

5.1 Пространственная: БД, в которой поддерживаются пространственные свойства сущностей предметной области. Такие БД широко используются в геоинформационных системах.

5.2 Временная, или темпоральная: БД, в которой поддерживается какой-либо аспект времени, не считая времени, определяемого пользователем.

Пространственно-временная БД: БД, в которой одновременно поддерживается одно или более измерений в аспектах как пространства, так и времени.

5.3 Циклическая : БД, объём хранимых данных которой не меняется со временем, поскольку в процессе сохранения данных одни и те же записи используются циклически.

Сверхбольшые базы данных:

Сверхбольшая база данных -- это база данных, которая занимает чрезвычайно большой объём на устройстве физического хранения. Термин подразумевает максимально возможные объёмы БД, которые определяются последними достижениями в технологиях физического хранения данных и в технологиях программного оперирования данными.

Количественное определение понятия «чрезвычайно большой объём» меняется во времени; в настоящее время считается, что это объём, измеряемый по меньшей мере петабайтами. Для сравнения, в 2005 г. самыми крупными в мире считались базы данных с объёмом хранилища порядка 100 терабайт.

Специалисты отмечают необходимость особых подходов к проектированию сверхбольших БД. Для их создания нередко выполняются специальные проекты с целью поиска таких системотехнических решений, которые позволили бы хоть как-то работать с такими большими объёмами данных. Как правило, необходимы специальные решения для дисковой подсистемы, специальные версии операционной среды и специальные механизмы обращения СУБД к данным.

Исследования в области хранения и обработки сверхбольших баз данных VLDB всегда находятся на острие теории и практики баз данных. В частности, с 1975 года проходит ежегодная конференция International Conference on Very Large Data Bases («Международная конференция по сверхбольшим базам данных»). Большинство исследований проводится под эгидой некоммерческой организации VLDB Endowment (Фонд целевого капитала «VLDB»), которая обеспечивает продвижение научных работ и обмен информацией в области сверхбольших БД и смежных областях.

Глава 2. Структура и функции управления базами данных

СУБД обычно содержит следующие компоненты:

* ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти.

* процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода.

* подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД.

* сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

В связи с этим можно сформулировать основные функции СУБД:

1. Определение данных.

СУБД должна предоставлять средства определения данных в виде исходной формы (схемы данных) и преобразования этих определений в соответствующую объектную форму. То есть СУБД преобразовывает данные в форму, необходимую для хранения их в базе данных.

2. Манипулирование данными.

СУБД должна быть способна обрабатывать запросы пользователя на выборку, изменение или удаление данных, уже существующих в базе, или на добавление в нее новых данных. То есть, СУБД обеспечивает интерфейс между пользователями и базами данных.

3. Управление хранением данных и доступом к ним.

СУБД осуществляет программную поддержку хранения данных в запоминающем устройстве ЭВМ и управляет всеми действиями, производимыми с данными.

4. Защита и поддержка целостности данных

СУБД должна контролировать пользовательские запросы и определять, кому доступны операции изменения данных, а кому доступны только операции получения данных. Также она следит за целостностью данных, хранящихся в БД. СУБД осуществляет журнализацию изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев.

Таким образом, основная функция системы управления базами данных - осуществление интерфейса пользователя и базы данных. Большинство современных крупных банков данных рассчитаны на работу нескольких пользователей, поэтому СУБД осуществляет разделение времени между пользователями при одновременном их доступе к базе данных, а также разделение полномочий между разными типами пользователей. Например, бухгалтер на предприятии может только получать информацию из банка данных, а главный экономист может вносить изменения в банк данных.

СУБД выполняет эти функции с помощью определенного информационно-логического языка, или языка запросов. В большинстве СУБД для этого используется язык SQL.

СУБД реляционного типа освобождает пользователя от необходимости знать форматы хранения данных, методы доступа и методы управления памятью. Изменение физической структуры базы данных не влияет на работоспособность прикладных программ, работающих с нею.

По степени универсальности различают два класса СУБД:

* системы общего назначения;

* специализированные системы.

СУБД общего назначения не ориентированы на какую-либо предметную область или на информационные потребности какой-либо группы пользователей. Каждая система такого рода реализуется как программный продукт, способный функционировать на некоторой модели компьютеров в определенной операционной системе и поставляется многим пользователям как коммерческое изделие. Такие СУБД обладают средствами настройки на работу с конкретной базой данных.

Специализированные СУБД создаются в редких случаях при невозможности или нецелесообразности использования СУБД общего назначения.

Глава 3. Система управления базами данных. Назначение и основные возможности

Для хранения и обработки больших объемов информации используются базы данных.

Каждая база данных хранит информацию о большом количестве объектов одинакового типа (организациях, людях, книгах и т. д.). Объекты одного типа обладают одинаковым набором свойств, поэтому база данных хранит для каждого объекта значения этих свойств.

База данных позволяет упорядоченно хранить данные о большом количестве однотипных объектов, обладающих одинаковым набором свойств.

В настоящее время широкое распространение получили компьютерные базы данных.

Создание компьютерной базы данных, а также операции поиска и сортировки выполняются специальными программами - системами управления базами данных (СУБД).

Система управления базами данных - это приложение, позволяющее создавать базы данных и осуществлять в них сортировку и поиск данных.

Базы данных удобно представлять в виде таблицы. В каждой строке таблицы размещаются значения свойств одного объекта, а каждый столбец таблицы хранит значения определенного свойства всех объектов. Столбцы табличной базы данных называют полями. Строки таблицы называются записями (т. е. это записи об объекте). Запись хранит набор значений, содержащихся в полях базы данных.Достоинством табличного представления базы данных является возможность видеть одновременно несколько записей. Однако если база данных содержит много полей, а значения полей содержат много символов, то не очень удобно осуществлять ввод, просмотр и редактирование записей. Для поочередного ввода, просмотра и редактирования записей базы данных часто используется форма. Форма позволяет последовательно отображать записи в удобном для пользователя виде.

Базы данных могут содержать сотни и тысячи записей. Часто бывает необходимо их упорядочить, т. е. расположить в определенной последовательности. Упорядочение записей называется сортировкой.

Сортировка записей производится по какому-либо полю базы данных. Значения, содержащиеся в этом поле, располагаются в порядке возрастания или убывания. В процессе сортировки целостность записей сохраняется, т. е. строки таблицы перемещаются целиком. Также можно проводить вложенные сортировки, т. е. сортировать данные последовательно по нескольким полям.

Поиск в базах данных осуществляется с помощью фильтров и запросов. Фильтры и запросыпозволяют отбирать записи, которые удовлетворяют условиям поиска. Условия поиска записей создаются с использованием операторов сравнения (=, >, < и т. д.).

Поиск в базе данных - это отбор записей, удовлетворяющих условиям поиска, заданным в форме фильтра или запроса.

Одной из наиболее распространенной, используемой для обучения является СУБД Microsoft Access. Приложение Microsoft Access работает на отдельном компьютере или в небольшой локальной сети. База данных приложения MS Access включает в свой состав таблицы, формы, запросы, отчеты, макросы и модули. Широко применяются также СУБД Oracle, Interbase, MySQL

Глава 4. Обработка данных в базах данных

Элементы управления

Все сведения в форме или отчете содержатся в элементах управления.

Элементы управления -- это объекты формы или отчета, которые служат для вывода данных на экран, выполнения макрокоманд или оформления формы или отчета. Например, поле можно использовать для вывода данных на экран в форме или отчете, кнопку -- для открытия другой формы или отчета, а линию или прямоугольник -- для разделения и группировки элементов управления с тем, чтобы они лучше воспринимались пользователем.

Формы -- диалоговый графический интерфейс

Формы предназначены для ввода и просмотра взаимосвязанных данных БД на экране в удобном для пользователя виде. Формы можно распечатывать, а также применять для создания панелей управления в приложении.

Любая форма, с помощью которой хотят просматривать, вводить или редактировать записи таблиц БД, должна быть предварительно сконструирована. В процессе подготовительной работы по разработке формы необходимо определить, из каких таблиц нужно отображать данные, какие именно поля должны быть представлены в форме, нужны ли вычисляемые поля, какие графические элементы (линии, поясняющие текст рисунки) будут использоваться для оформления.

Условия отбора записей, сортировка и фильтрация данных

Условия отбора записей могут задаваться для одного или нескольких полей в соответствующей строке бланка запроса.

Условием отбора является выражение, которое состоит из операторов сравнения и сравниваемых операторов. В качестве операторов сравнения и логических операторов могут использоваться следующие: =, <, >, < >, Between, In, Like, And, Or, Not, которые определяют операцию над одним или несколькими операндами.

Технология загрузки, просмотра и корректировки данных базы с использованием форм

Следует отметить, что технология создания целостной базы, в которой между таблицами установлены связи, предполагает упорядочение загрузки взаимосвязанных таблиц с целью обеспечения пользователя удобным интерфейсом. Такая технология может строиться на использовании соответствующих экранных форм ввода/вывода, обеспечивающих корректный ввод взаимосвязанных данных. Эти формы, как правило, в значительной степени соответствуют формам первичных документов -- источников данных для загрузки справочной информации и оперативных учетных данных. При этом реализуется важнейший аспект технологии работы с базой данных -- их однократный ввод.

Список состоит из строк с данными. Строки содержат один или несколько столбцов, которые могут быть снабжены заголовками. Если список из нескольких столбцов является присоединенным, то сохраняются значения одного из столбцов.

Свободный список позволяет хранить значение, используемое в другом элементе управления. Например, с помощью свободного списка можно ограничить значения, отбираемые в другом списке или специальном диалоговом окне. Свободный список применяется также для поиска записи с помощью значения, выбранного в этом списке.

Например: Быстрый поиск данных

Access позволяет производить поиск записей, в которых значения определенного поля полностью или частично совпадают с некоторой величиной.

Например, в БД "Провайдеры Интернета" мы хотим найти запись, содержащую сведения о провайдере МТУ, но мы не помним его полное название. Можно ввести лишь часть названия и осуществить поиск записи.

Быстрый поиск данных в БД "Провайдеры Интернета"

1. Открыть таблицу БД "Провайдеры Интернета", дважды щелкнув по соответствующему значку в окне БД.

2. Ввести команду [Правка-Найти...]. Появится диалоговая панель Поиск. В поле Образец: необходимо ввести искомый текст, а в поле Совпадение: выбрать пункт С любой частью поля.

3. В результате будет найдена и отмечена как активная запись № 3.

Заключение

Компьютеры стали ближе и доступнее каждому пользователю. Исчез благоговейный страх рядовых пользователей перед непонятными и сложными языками программирования. Появилось множество программ, предназначенных для работы неподготовленных пользователей. Простыми и понятными стали операции копирования файлов и переноса информации с одного компьютера на другой, распечатка текстов, таблиц и других документов. Системные программисты были отодвинуты на второй план. Каждый пользователь мог себя почувствовать полным хозяином этого мощного и удобного устройства, позволяющего автоматизировать многие аспекты собственной деятельности. И, конечно, это сказалось и на работе с базами данных. Новоявленные СУБД позволяли хранить значительные объемы информации, они имели удобный интерфейс для заполнения, встроенные средства для генерации различных отчетов. Эти программы позволяли автоматизировать многие учетные функции, которые раньше велись вручную. Постоянное снижение цен на персональные компьютеры сделало такое ПО доступным не только для организаций и фирм, но и для отдельных пользователей. Компьютеры стали инструментом для ведения документации и собственных учетных функций. Это все сыграло как положительную, так и отрицательную роль в области развития баз данных. Кажущаяся простота и доступность персональных компьютеров и их программного обеспечения породила множество дилетантов. Много было создано систем-однодневок, которые не отвечали законам развития и взаимосвязи реальных объектов. Однако доступность персональных компьютеров заставила пользователей из многих областей знаний, которые ранее не применяли вычислительную технику в своей деятельности, обратиться к ним. И спрос на развитые удобные программы обработки данных заставлял поставщиков программного обеспечения поставлять все новые системы, которые принято называть настольными СУБД.

Пользователь получает немало преимуществ от использования БД:

Компактность

Информация хранится в БД, нет необходимости хранить многотомные бумажные картотеки

Скорость

Скорость обработки информации (поиск, внесение изменений) компьютером намного выше ручной обработки

низкие трудозатраты

Нет необходимости в утомительной ручной работе над данными

применимость

Всегда доступна свежая информация

Дополнительные преимущества появляются при использовании БД в многопользовательской среде, поскольку становится возможным осуществлять централизованное управление данными.

Современные системы управления базами данных обеспечивают как физическую (независимость от способа хранения и метода доступа), так и логическую независимость данных (возможность изменения одного приложения без изменения остальных приложений, работающих с этими же данными).

Современные СУБД дают возможность включать в них не только текстовую и графическую информацию, но и звуковые фрагменты и даже видеоклипы.

Простота использования СУБД позволяет создавать новые базы данных, не прибегая к программированию, а пользуясь только встроенными функциями. СУБД обеспечивают правильность, полноту и непротиворечивость данных, а также удобный доступ к ним.

Популярные СУБД - FoxPro, Access for Windows, Paradox. Для менее сложных применений вместо СУБД используются информационно-поисковые системы (ИПС), которые выполняют следующие функции:

хранение большого объема информации;

быстрый поиск требуемой информации;

добавление, удаление и изменение хранимой информации;

вывод ее в удобном для человека виде.

Список литературы

1. Власов А.И., С.Л. Лыткин Краткое практическое руководство разработчика информационных систем на базе СУБД Oracle http://www.interface.ru/

2. Даммлер М. Microsoft SQL Server 2005 Обзор продукта. http://www.CITForum.ru, 2005

3. Дейт. К. Дж. Введение в системы баз данных - Introduction to Database Systems. -- 8-е изд. -- М.: «Вильямс», 2006.

4. Елманова Н., Федоров А. Oracle и Microsoft SQL Server: прошлое, настоящее и будущее. http://www.interface.ru/, 2003

5. Информатика: Базовый курс/Под ред. С.В.Симоновича. - СПБ.:Питер,2002. 400 с.

6. Системы управления базами данных. http://www.ru.wikipedia.org/

7. Фридланд А.Я. Информатика и компьютерные технологии. А.Я. Фридланд, Л.С. Ханамирова.- М.: Астрель. 2003.204 с.

Размещено на Allbest.ru

...