Информационная система

Размещено на http://www.allbest.ru/

Информационная система

1) Информация представляет собой сведения об окружающих человека предметах, явлениях и процессах и является объектом таких операций как восприятие, передача, преобразование, хранение и использование.

Когда используется термин «данные», то речь идет об информации, представленной в формализованном виде, пригодной для автоматической обработки при возможном участии человека.

2) Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.

Структуру информационной системы составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами.

Подсистема - это часть системы, выделенная по какому-либо признаку.

Информационное обеспечение - совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных.

Техническое обеспечение - комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.

Математическое и программное обеспечение - совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.

Организационное обеспечение - это совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации ИС.

Правовое обеспечение - совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функционирование информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации.

В состав программного обеспечения входят общесистемные и специальные программные продукты, а также техническая документация.

3) БД - это единое большое хранилище данных, создаваемое однократно и используемое многими. БД хранит не только данные, но и их описание => БД - набор интегрированных записей с самоописанием.

В зависимости от структуры различают иерархическую, сетевую, реляционную, объектно-ориентированную и гибридную модели баз данных.

Иерархическая структура базы данных

Это древовидная структура представления информации. Ее особенность в том, что каждый узел на более низком уровне имеет связь только с одним узлом на более высоком уровне.

Сетевая структура базы данных

По сути, это расширение иерархической структуры. Все то же самое, но существует связь «многие ко многим».

Реляционная структура базы данных

Все данные представлены в виде простых таблиц, разбитых на строки и столбцы, на пересечении которых расположены данные.

Объектно-ориентированные и гибридные базы данных

В объектно-ориентированных базах данных данные хранятся в виде объектов, что очень удобно. Но на сегодняшний день такие БД еще распространены, т.к. уступают в производительности реляционным.

Гибридные БД совмещают в себе возможности реляционных и объектно-ориентированных, поэтому их часто называют объектно-реляционными. Примером такой СУБД является Oracle, начиная с восьмой версии.

Системма управлемния бамзами дамнных (СУБД) - совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.

4) Как уже упоминалось в предыдущей главе, предшественницами СУБД были файловые системы. Однако появление СУБД не привело к их полному исчезновению: для выполнения некоторых специализированных задач подобные файловые системы используются до сих пор. Кроме того, файловые системы могут использоваться также СУБД для решения задач хранения данных и доступа к ним.

В середине 60-х годов корпорация IBM совместно с фирмой NAA (North American Aviation, в настоящее время - Rockwell International) разработали первую СУБД - иерархическую систему IMS (Information Management System). Несмотря на то, что IMS является самой первой из всех коммерческих СУБД, она до сих пор остается основной иерархической СУБД, используемой на большинстве крупных мейнфреймов.

Другим заметным достижением середины 60-х годов было появление системы IDS (Integrated Data Store) фирмы General Electric. Развитие этой системы привело к созданию нового типа систем управления базами данных - сетевых СУБД, что оказало существенное влияние на информационные системы того поколения.

В 1970 году Э.Ф. Кодд, работавший в корпорации IBM, опубликовал статью о реляционной модели данных, позволявшей устранить недостатки прежних моделей. Вслед за этим появилось множество экспериментальных реляционных СУБД, а первые коммерческие продукты появились в конце 70-х - начале 80-х годов.

В 80-х годах были созданы различные коммерческие реляционные СУБД - например, DB2 или SQL/DS корпорации IBM, Oracle корпорации Oracle, др.

В настоящее время существует несколько сотен различных реляционных СУБД для мейнфреймов и персональных ЭВМ. В качестве примера многопользовательских СУБД может служить система CA-OpenIngres фирмы Computer Associates и система Informix фирмы Informix Software, Inc.

СУБД обладают как преимуществами по сравнению с файловыми системами, так и недостатками, которые мы кратко рассмотрим в этом разделе.

Преимущества: контроль за избыточностью данных; непротиворечивость данных; больше полезной информации при том же объеме хранимых данных; cовместное использование данных; поддержка целостности данных; повышенная безопасность; применение стандартов; повышение эффективности с ростом масштабов системы; возможность нахождения компромисса при противоречивых требованиях; повышение доступности данных и их готовности к работе; улучшение показателей производительности; упрощение сопровождения системы за счет независимости от данных; улучшенное управление параллельностью; развитые службы резервного копирования и восстановления.

Контроль за избыточностью данных. Как уже говорилось, традиционные файловые системы неэкономно расходуют внешнюю память, сохраняя одни и те же данные в нескольких файлах. При использовании БД, наоборот, предпринимается попытка исключить избыточность данных за счет интеграции файлов, чтобы избежать хранения нескольких копий одного и того же элемента информации. Однако полностью избыточность информации в базах данных не исключается, а лишь контролируется ее степень. В одних случаях ключевые элементы данных необходимо дублировать для моделирования связей, а в других случаях некоторые данные потребуется дублировать из соображений повышения производительности системы.

Непротиворечивость данных. Устранение избыточности данных или контроль над ней позволяет сократить риск возникновения противоречивых состояний. Если элемент данных хранится в базе только в одном экземпляре, то для изменения его значения потребуется выполнить только одну операцию обновления, причем новое значение станет доступным сразу всем пользователям базы данных. А если этот элемент данных с ведома системы хранится в базе данных в нескольких экземплярах, то такая система сможет следить за тем, чтобы копии не противоречили друг другу.

Больше полезной информации при том же объеме хранимых данных. Благодаря интеграции рабочих данных организации на основе тех же данных можно получать дополнительную информацию.

Совместное использование данных. Файлы обычно принадлежат отдельным лицам, которые используют их в своей работе. В то же время, база данных принадлежит группам пользователей или всей организации в целом и может совместно использоваться всеми зарегистрированными пользователями. При такой организации работы большее количество пользователей может работать с большим объемом данных. Более того, при этом можно создавать новые приложения на основе уже существующей в базе данных информации и добавлять в нее только те данные, которые в настоящий момент еще не хранятся в ней, а не определять заново требования ко всем данным, необходимым новому приложению. Новые приложения могут также использовать такие предоставляемые типичными СУБД функциональные возможности, как определение структур данных и управление доступом к данным, организация параллельной обработки и обеспечение средств копирования / восстановления, исключив необходимость реализации этих функции со своей стороны.

Поддержка целостности данных. Целостность базы данных означает корректность и непротиворечивость хранимых в ней данных. Целостность обычно описывается с помощью ограничений, т.е. правил поддержки непротиворечивости, которые не должны нарушаться в базе данных. Ограничения можно применять к элементам данных внутри одной записи или к связям между записями. Таким образом, интеграция данных позволяет АБД задавать требования по поддержке целостности данных, а СУБД применять их.

Повышенная безопасность. Безопасность БД заключается в защите данных от несанкционированного доступа со стороны пользователей. Без привлечения соответствующих мер безопасности интегрированные данные становятся более уязвимыми, чем данные в файловой системе. Однако интеграция позволяет АБД определить требуемую систему безопасности базы данных, а СУБД привести ее в действие. Система обеспечения безопасности может быть выражена в форме учетных имен и паролей для идентификации пользователей, которые зарегистрированы в этой базе данных. Доступ к данным со стороны зарегистрированного пользователя может быть ограничен только некоторыми операциями (извлечением, вставкой, обновлением и удалением).

Применение стандартов. Интеграция позволяет АБД определять и применять необходимые стандарты. Например, стандарты предприятия, государственные и международные стандарты могут регламентировать формат данных при обмене ими между системами, соглашения об именах, форму представления документации, процедуры обновления и правила доступа.

Повышение эффективности с ростом масштабов системы. Комбинируя все рабочие данные в одной базе данных и создавая набор приложений, которые работают с одним источником данных, можно добиться существенной экономии средств.

Возможность нахождения компромисса для противоречивых требований. Потребности одних пользователей могут противоречить потребностям других пользователей. Поскольку база данных контролируется АБД, он может принимать решения о проектировании и способе использования базы данных, при которых имеющиеся ресурсы всего предприятия в целом будут использоваться наилучшим образом.

Повышение доступности данных и их готовности к работе. Данные в результате интеграции становятся непосредственно доступными конечным пользователям. Потенциально это повышает функциональность системы, что, например, может быть использовано для более качественного обслуживания конечных пользователей. Во многих СУБД предусмотрены языки запросов или инструменты для создания отчетов, которые позволяют пользователям задавать непредусмотренные заранее вопросы и почти немедленно получать требуемую информацию на своих терминалах, не прибегая к помощи программиста.

Улучшение показателей производительности. Как уже упоминалось выше, в СУБД предусмотрены стандартные функции, которые программист обычно должен самостоятельно реализовать в приложениях для файловых систем. На базовом уровне СУБД обеспечивает все низкоуровневые процедуры работы с файлами, которую обычно выполняют приложения. Наличие этих процедур позволяет программисту сконцентрироваться на разработке более специальных, необходимых пользователям функций, не заботясь о подробностях их воплощения на более низком уровне. Во многих СУБД также предусмотрена среда разработки четвертого поколения с инструментами, упрощающими создание приложений баз данных. Результатом является повышение производительности работы программистов и сокращение времени разработки новых приложений.

Упрощение сопровождения системы за счет независимости от данных. В файловых системах описания данных и логика доступа к данным встроены в каждое приложение, что делает программы зависимыми от данных. В СУБД подход иной: описания данных отделены от приложений, а потому приложения защищены от изменений в описаниях данных.

Улучшенное управление параллельностью. В файловых системах при одновременном доступе к одному и тому же файлу двух пользователей может возникнуть конфликт двух запросов, результатом которого будет потеря информации или утрата ее целостности. В свою очередь, в большинстве СУБД предусмотрена возможность параллельного доступа к базе данных и гарантируется отсутствие подобных проблем.

Развитые службы резервного копирования и восстановления. Ответственность за обеспечение защиты данных от сбоев аппаратного и программного обеспечения в файловых системах возлагается на пользователя. В современных СУБД предусмотрены средства сокращения объема потерь информации от возникновения различных сбоев.

Недостатки: cложность; размер программного обеспечения; cтоимость СУБД; дополнительные затраты на аппаратное обеспечение; затраты на преобразование приложений; производительность; более серьезные последствия при выходе системы из строя.

Сложность. Обеспечение функциональности, которой должна обладать каждая хорошая СУБД, сопровождается ее значительным усложнением. Чтобы воспользоваться всеми преимуществами СУБД, проектировщики и разработчики баз данных, администраторы данных и баз данных, а также конечные пользователи должны хорошо понимать функциональные возможности СУБД. Непонимание принципов работы системы может привести к неудачным результатам проектирования со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Размер программного обеспечения. Сложность и широта функциональных возможностей приводит к тому, что СУБД становится программным продуктом, который может занимать много места на диске и требовать большого объема оперативной памяти для эффективной работы.

Стоимость СУБД. В зависимости от имеющейся вычислительной среды и требуемых функциональных возможностей, стоимость СУБД может варьироваться в очень широких пределах - от нескольких сот до нескольких сот тысяч долларов. Кроме того, следует учесть ежегодные расходы на сопровождение системы, которые составляют некоторый процент от ее общей стоимости.

Дополнительные затраты на аппаратное обеспечение. Для удовлетворения требований, предъявляемых к дисковым накопителям со стороны СУБД и базы данных, может понадобиться приобрести дополнительные устройства хранения информации. Более того, для достижения требуемой производительности может понадобиться более мощный компьютер, который, возможно, будет работать только с СУБД.

Затраты на преобразование приложений. В некоторых ситуациях стоимость СУБД и дополнительного аппаратного обеспечения может оказаться несущественной по сравнению со стоимостью преобразования существующих приложений для работы с новой СУБД и новым аппаратным обеспечением. Эти затраты также включают стоимость подготовки персонала для работы с новой системой, а также оплату услуг специалистов, которые будут оказывать помощь в преобразовании и запуске новой системы.

Производительность. Обычно файловая система создается для некоторых специализированных приложений, а потому ее производительность может быть весьма высока. Однако СУБД предназначены для решения более общих задач и обслуживания сразу нескольких приложений, а не какого-то одного из них. В результате многие приложения в новой среде будут работать не так быстро, как прежде.

Более серьезные последствия при выходе системы из строя. Централизация ресурсов повышает уязвимость системы. Поскольку работа всех пользователей и приложений зависит от готовности к работе СУБД, выход из строя одного из ее компонентов может привести к полному прекращению всей работы предприятия.

5) В данном разделе рассмотрим обобщенную структуру СУБД в виде набора нескольких компонентов и определенных связей между ними.

СУБД состоит из нескольких программных компонентов (модулей), каждый из которых предназначен для выполнения определенной операции. На этой схеме также показано, как СУБД взаимодействует с другими программными компонентами, например с такими, как пользовательские запросы и методы доступа (т.е. методы управления файлами, используемые при сохранении и извлечении записей с данными). /Файловая организация и методы доступа подробно описываются в работах Тиори и Фрая, Видерхольда (Weiderhold, 1983), Смита и Барнса (Smith and Bames, 1987), а также Ульмана.

Процессор запросов. Это основной компонент СУБД, который преобразует запросы в последовательность низкоуровневых инструкций для контроллера базы данных.

Контроллер базы данных. Этот компонент взаимодействует с запущенными пользователями прикладными программами и запросами. Контроллер базы данных принимает запросы и проверяет внешние и концептуальные схемы для определения тех концептуальных записей, которые необходимы для удовлетворения требований запроса. Затем контроллер базы данных вызывает контроллер файлов для выполнения поступившего запроса.

Контроллер файлов манипулирует предназначенными для хранения данных файлами и отвечает за распределение доступного дискового пространства. Он создает и поддерживает список структур и индексов, определенных во внутренней схеме. Если используются хешированные файлы, то в его обязанности входит и вызов функций хеширования для генерации адресов записей. Однако контроллер файлов не управляет физическим вводом и выводом данных непосредственно, а лишь передает запросы соответствующим методам доступа, которые считывают данные в системные буферы или записывают их оттуда на диск.

Препроцессор языка DML. Этот модуль преобразует внедренные в прикладные программы DML-операторы в вызовы стандартных функций базового языка. Для генерации соответствующего кода препроцессор языка DML должен взаимодействовать с процессором запросов.

Компилятор языка DDL. Компилятор языка DDL преобразует DDL-команды в набор таблиц, содержащих метаданные. Затем эти таблицы сохраняются в системном каталоге, а управляющая информация - в заголовках файлов с данными.

Контроллер словаря. Контроллер словаря управляет доступом к системному каталогу и обеспечивает работу с ним. Системный каталог доступен большинству компонентов СУБД.

Ниже перечислены основные программные компоненты, входящие в состав контроллера базы данных.

Контроль прав доступа. Этот модуль проверяет наличие у данного пользователя полномочий для выполнения затребованной операции.

Процессор команд. После проверки полномочий пользователя для выполнения затребованной операции управление передается процессору команд.

Средства контроля целостности. В случае операций, которые изменяют содержимое базы данных, средства контроля целостности выполняют проверку того, удовлетворяет ли затребованная операция всем установленным ограничениям поддержки целостности данных (например, требованиям, установленным для ключей).

Оптимизатор запросов. Этот модуль определяет оптимальную стратегию выполнения запроса.

Контроллер транзакций. Этот модуль осуществляет требуемую обработку операций, поступающих в процессе выполнения транзакций.

Планировщик. Этот модуль отвечает за бесконфликтное выполнение параллельных операций с базой данных. Он управляет относительным порядком выполнения операций, затребованных в отдельных транзакциях.

Контроллер восстановления. Этот модуль гарантирует восстановление базы данных до непротиворечивого состояния при возникновении сбоев. В частности, он отвечает за фиксацию и отмену результатов выполнения транзакций.

Контроллер буферов. Этот модуль отвечает за перенос данных между оперативной памятью и вторичным запоминающим устройством - например, жестким диском или магнитной лентой. Контроллер восстановления и контроллер буферов иногда (в совокупности) называют контроллером данных.

Для воплощения базы данных на физическом уровне помимо перечисленных выше модулей нужны некоторые другие структуры данных. К ним относятся файлы данных и индексов, а также системный каталог. Группой DAFTG (Data-base Architecture Framework Task Group) была предпринята попытка стандартизации СУБД, и в 1986 году ею была предложена некоторая эталонная модель. Назначение эталонной модели заключается в определении концептуальных рамок для разделения предпринимаемых попыток стандартизации на более управляемые части и указания взаимосвязей между ними на очень широком уровне.

В этом разделе мы рассмотрим типы функций и служб (сервисов), которые должна обеспечивать типичная СУБД. В свое время Кодд предложил перечень из восьми сервисов, которые должны быть реализованы в любой полномасштабной СУБД (Codd, 1982). Ниже приводится краткое описание каждого из них.

Хранение, извлечение и обновление данных. СУБД должна предоставлять пользователям возможность сохранять, извлекать и обновлять данные в базе данных. Это самая фундаментальная функция СУБД. Из предыдущего ясно, что способ реализации этой функции в СУБД должен позволять скрывать от конечного пользователя внутренние детали физической реализации системы (например, файловую организацию или используемые структуры хранения).

Каталог, доступный конечным пользователям. СУБД должна иметь доступный конечным пользователям каталог, в котором хранится описание элементов данных. Ключевой особенностью архитектуры ANSI-SPARC является наличие интегрированного системного каталога с данными о схемах, пользователях, приложениях и т.д. Предполагается, что каталог доступен как пользователям, так и функциям СУБД. Системный каталог, или словарь данных, является хранилищем информации, описывающей данные в базе данных (по сути, это - метаданные). В зависимости от типа используемой СУБД количество информации и способ ее применения могут варьироваться. Обычно в системном каталоге хранятся следующие сведения:

имена, типы и размеры элементов данных;

имена связей;

накладываемые на данные ограничения поддержки целостности;

имена санкционированных пользователей, которым предоставлено право доступа к данным;

внешняя, концептуальная и внутренняя схемы и отображения между ними;

статистические данные, например частота транзакций и счетчики обращений к объектам базы данных.

Системный каталог позволяет достичь определенных преимуществ, перечисленных ниже.

Информация о данных может быть централизованно собрана и сохранена, что позволит контролировать доступ к этим данным, как и к любому другому ресурсу.

Можно определить смысл данных, что поможет другим пользователям понять их предназначение.

Упрощается сообщение, так как сохраняются точные определения смысла данных. В системном каталоге также могут быть указаны один или несколько пользователей, которые являются владельцами данных или обладают правом доступа к ним.

Благодаря централизованному хранению избыточность и противоречивость описания отдельных элементов данных могут быть легко обнаружены.

Внесенные в базу данных изменения могут быть запротоколированы.

Последствия любых изменений могут быть определены еще до их внесения, поскольку в системном каталоге зафиксированы все существующие элементы данных, установленные между ними связи, а также все их пользователи.

Меры обеспечения безопасности могут быть дополнительно усилены.

Появляются новые возможности организации поддержки целостности данных.

Может выполняться аудит сохраняемой информации.

Поддержка транзакций. СУБД должна иметь механизм, который гарантирует выполнение либо всех операций обновления данной транзакции, либо ни одной из них. Транзакция представляет собой набор действий, выполняемых отдельным пользователем или прикладной программой с целью доступа или изменения содержимого базы данных. Примерами простых транзакций может служить добавление в базу данных, удаление из нее или обновление сведений о том или ином объекте. Если во время выполнения транзакции произойдет сбой, база данных попадает в противоречивое состояние, поскольку некоторые изменения уже будут внесены, а остальные - еще нет. Поэтому все частичные изменения должны быть отменены для возвращения базы данных в прежнее, непротиворечивое состояние.

Сервисы управления параллельностью. СУБД должна иметь механизм, который гарантирует корректное обновление базы данных при параллельном выполнении операций обновления многими пользователями. При этом параллельный доступ сравнительно просто организовать, если все пользователи выполняют только чтение данных, поскольку в этом случае они не могут помешать друг другу. Однако, когда несколько пользователей одновременно получают доступ к БД, конфликт с нежелательными последствиями легко может возникнуть, например, если хотя бы один из них попытается обновить данные.

СУБД должна гарантировать, что при одновременном доступе к базе данных многих пользователей подобных конфликтов не произойдет.

Сервисы восстановления. При обсуждении поддержки транзакций упоминалось, что при сбое транзакции база данных должна быть возвращена в непротиворечивое состояние, что должно гарантироваться возможностями СУБД.

Сервисы контроля доступа к данным. СУБД должна иметь механизм, гарантирующий возможность доступа к базе данных только санкционированных пользователей. Термин «безопасность» относится к защите базы данных от преднамеренного или случайного несанкционированного доступа. Предполагается, что СУБД обеспечивает механизмы подобной защиты данных.

Поддержка обмена данными. СУБД должна обладать способностью к интеграции с коммуникационным программным обеспечением с целью организации доступа удаленных пользователей к централизованной БД (в рамках системы распределенной обработки).

Службы поддержки целостности данных. СУБД должна обладать инструментами контроля за тем, чтобы данные и их изменения соответствовали заданным правилам.

Целостность базы данных означает корректность и непротиворечивость хранимых данных и выражается в виде ограничений или правил сохранения непротиворечивости данных, которые не должны нарушаться в базе.

Помимо перечисленных возможностей, часто к СУБД предъявляются требования поддержки еще двух сервисов, охарактеризованных ниже.

Службы поддержки независимости от данных. СУБД должна обладать инструментами поддержки независимости программ от структуры базы данных.

Понятие независимости от данных уже рассматривалось выше. Обычно она достигается за счет реализации механизма поддержки представлений или подсхем. Физическая независимость от данных достигается довольно просто, так как обычно имеется несколько типов допустимых изменений физических характеристик базы данных, которые никак не влияют на представления. Однако добиться полной логической независимости от данных сложнее. Как правило, система легко адаптируется к добавлению нового объекта, атрибута или связи, но не к их удалению. В некоторых системах вообще запрещается вносить любые изменения в уже существующие компоненты логической схемы.

Вспомогательные службы. СУБД должна предоставлять некоторый набор различных вспомогательных служб. Вспомогательные утилиты обычно предназначены для оказания помощи АБД в эффективном администрировании базы данных. Одни утилиты работают на внешнем уровне, а потому они, в принципе, могут быть созданы самим АБД, тогда как другие функционируют на внутреннем уровне системы и потому должны быть предоставлены самим разработчиком СУБД. Ниже приводятся некоторые примеры подобных утилит.

Утилиты импортирования, предназначенные для загрузки базы данных из плоских файлов, а также утилиты экспортирования, которые служат для выгрузки базы данных в плоские файлы.

Средства мониторинга, предназначенные для отслеживания характеристик функционирования и использования базы данных.

Программы статистического анализа, позволяющие оценить производительность или степень использования базы данных.

Инструменты реорганизации индексов, предназначенные для перестройки индексов и обработки случаев их переполнения.

Инструменты сборки мусора и перераспределения памяти для физического устранения удаленных записей с запоминающих устройств, объединения освобожденного пространства и перераспределения памяти в случае необходимости.

6) Внутренний язык СУБД для работы с данными состоит из двух частей: языка определения данных (Data Definition Language - DDL) и языка манипулирования данными (Data Manipulation Language - DML). Язык DDL используется для определения схемы базы данных, а язык DML - для чтения и обновления данных, хранимых в базе.

Язык DDL. Описательный язык, который позволяет АБД или пользователю описать и именовать сущности и атрибуты, необходимые для работы некоторого приложения, а также связи, имеющиеся между различными сущностями, кроме того, указать ограничения целостности и защиты.

Язык DML. Язык, содержащий набор операторов для поддержки основных операций манипулирования содержащимися в базе данными.

К операциям управления данными относятся:

* вставка в базу данных новых сведений;

* модификация сведений, хранимых в базе данных;

* извлечение сведений, содержащихся в базе данных;

* удаление сведений из базы данных.

Языки DML имеют разные базовые конструкции извлечения данных. Существуют два типа языков DML: процедурный и непроцедурный. Основное различие между ними заключается в том, что процедурные языки указывают то, как можно получить результат оператора языка DML, тогда как непроцедурные языки описывают то, какой результат будет получен. Как правило, в процедурных языках записи рассматриваются по отдельности, тогда как непроцедурные языки оперируют с целыми наборами записей.

Процедурный язык DML. Язык, который позволяет сообщить системе о том, какие данные необходимы, и точно указать, каких можно извлечь.

Непроцедурный язык DML. Язык, который позволяет указать лишь то, какие данные требуются, но не то, как т следует извлекать.

7) Выше уже упоминалось, что схема создается с помощью некоторого языка определения данных. В действительности она создается на основе языка определения данных конкретной целевой СУБД. К сожалению, это язык относительно низкого уровня; с его помощью трудно описать требования к данным в масштабе всей организации так, чтобы созданная схема была доступна пониманию пользователей самых разных категорий. В чем мы действительно нуждаемся, так это в описании схемы на некотором, более высоком уровне. Это описание будем называть моделью данных.

Модель данных. Интегрированный набор понятий для описания и обработки данных, связей между ними и ограничений, накладываемых на данные в некоторой организации.

Модель является представлениям «реального мира» объектов и событий, а также существующих между ними связей. Это некоторая абстракция, в которой акцент делается на самых важных и неотъемлемых аспектах деятельности организации, а все второстепенные свойства игнорируются. Таким образом, можно сказать, что модель данных представляет саму организацию. Модель должна отражать основные концепции, представленные в таком виде, который позволит проектировщикам и пользователям базы данных обмениваться конкретными и недвусмысленными мнениями о роли тех или иных данных в организации. Модель данных можно рассматривать как сочетание трех указанных ниже компонентов.

· Структурная часть, т.е. набор правил, по которым может быть построена база данных.

* Управляющая часть, определяющая типы допустимых операций с данными (сюда относятся операции обновления и извлечения данных, а также операции изменения структуры базы данных).

* Набор (необязательный) ограничений поддержки целостности данных, гарантирующих корректность используемых данных.

При создании объектных моделей данных используются такие понятия, как сущности, атрибуты и связи. Сущность - это отдельный элемент деятельности организации (сотрудник или клиент, место или вещь, понятие или событие), который должен быть представлен в базе данных. Атрибут - это свойство, которое описывает некоторый аспект объекта и значение которого следует зафиксировать, а связь является ассоциативным отношением между сущностями. Ниже перечислены некоторые наиболее общие типы объектных моделей данных.

* Модель типа «сущность-связь», или ER-модель (Entity-Relationship model).

* Семантическая модель.

* Функциональная модель.

* Объектно-ориентированная модель.

Иерархическая модель - модель, объединяющая записи, хранимые в общей древовидной структуре с 1 корневым типом записи, который имеет несколько подчиненных типов записи или не имеет совсем.

Верхний узел называется корневым (может иметь дочерние узлы или не иметь).

Все узлы дерева, за исключением корня, должны иметь родительский узел.

Любая часть дерева, исходящая из узла, помимо корня дерева, называется поддеревом.

Узлы представляют объекты предметной области, а связи между ними определяются расположением узлов и ребер, которые соединяя узлы, образуют эту древовидную структуру.

Объекты могут иметь как одинаковый тип, так и являться разными сущностями.

Иерархическая структура поддерживает связи 1:И и 1:1.

«-» этой модели - трудность моделирования связей М:И.

Сетевая модель - модель, состоящая из записей, элементов данных и связей типа 1:И, установленных между записями

Реляционная модель. В реляционных БД вся инфа в виде 2д таблиц. Опирается на систему понятий реляционной алгебры, таких как таблица, отношение, строка, первичный ключ.

Таблица состоит из строк и столбцов и имеет уникальное имя внутри БД. Сама таблица отображает тип объекта реального мира - сущность, а каждая ее строка - конкретный объект.

Например таблица «сотрудники отдела» отображает все сведения о них, каждая ее строка - атрибуты конкретного сотрудника.

Первичный ключ - уникальное поле, например номер пропуска сотрудника.

В таблице не должно быть строк имеющих одно и то же значение первичного ключа.

Взаимосвязь таблиц в реляционной модели поддерживается внешними ключами - столбец, значение которого однозначно характеризуют сущности.

8) В данном разделе рассмотрим кратко различные типовые архитектурные решения, используемые при реализации многопользовательских СУБД, а именно: с телеобработкой, файл-серверными и клиент-серверными системами.

В настоящее время в связи с развитием информационно-вычислительных сетей получили широкое распространение файл-серверные и клиент-серверные СУБД.

Файл - серверные системы. Системы данного типа функционируют в рамках локальных вычислительных сетей (ЛВС), управляемых ОС соответствующего типа. При этом файловый сервер содержит файлы, необходимые для работы приложений и самой СУБД. Однако пользовательские приложения и сама СУБД размещены и функционируют на отдельных рабочих станциях, и обращаются к файловому серверу только по мере необходимости получения доступа к нужным им файлами. Таким образом, файловый сервер функционирует просто как совместно используемый жесткий диск.

Очевидно, что архитектура с использованием файлового сервера обладает следующими основными недостатками:

- Большой объем сетевого трафика.

- На каждой рабочей станции должна находиться полная копия СУБД.

- Управление параллельностью, восстановлением и целостностью усложняется, поскольку доступ к одним и тем же файлам могут осуществлять сразу несколько экземпляров СУБД.

Клиент-серверные системы. При данном подходе предполагается существование клиентского процесса, требующего определенных ресурсов, а также серверного процесса, который эти ресурсы предоставляет. При этом совсем необязательно, чтобы они находились на одном и том же компьютере. На практике системы данного типа реализуются в рамках информационно-вычислительных сетей (не обязательно ЛВС) под управлением клиент-серверных ОС.

информационный база аппаратный программный

Размещено на Allbest.ru

...