Технология создания и управление базами данных
Изучение истории возникновения баз данных, их классификация и виды систем управления базами данных. Рассмотрение реестра документов об образовании и исследованию методических рекомендаций по его ведению и заполнению. Специфика проектирования базы данных.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.06.2021 |
| Размер файла | 52,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ДОКЛАД
Актуальность темы выпускной квалификационной работы «Технология создания и управление базами данных» заключается в том, что в настоящее время информационные технологии широко используются во всех сферах человеческой жизни. Каждая организация стремится уменьшить затраты времени, материальных и трудовых ресурсов в ходе своей деятельности и упростить процесс обработки и использования информации. Данные задачи можно решить при помощи внедрения автоматизированных информационных систем и баз данных. В учебных учреждениях базы данныхэффективно применяются не только в процессе передачи знаний студентам, но и в управлении образовательным процессом.
Целью выпускной квалификационной работы является изучение теоретических основ проектирования баз данных и практическая разработка базы данных с использованием программного обеспечения Microsoft Office Access. база данных проектирование документ
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить историю возникновения баз данных, их классификацию и виды систем управления базами данных;
- проанализировать практический аспект проектирования, создания и использования баз данных;
- рассмотреть реестр документов об образовании и изучить методические рекомендации по его ведению и заполнению;
- провести анализ предметной области и сформулировать требования к функциональным возможностям разрабатываемой базе данных;
- произвести проектирование базы данных;
- реализовать базу данных с помощью выбранных программных средств, то есть разработать интерфейс пользователя и осуществить доступ к данным.
Методологической базой исследования является системный подход, который позволяет комплексно рассмотреть и изучить теоретические и практические аспекты проектирования и создания баз данных. При написании выпускной квалификационной работы были использованы и такие методы как: структурно-функциональный подход, теоретический анализ научных и литературных источников по проектированию баз данных, сравнительные методы и обобщение.
Выпускная квалификационная работа соответствует поставленным целям и задачам, следует логике их изложения.
СОДЕРЖАНИЕ
- ВВЕДЕНИЕ
- ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗ ДАННЫХ
- 1.1 История возникновения и этапы развития баз данных
- 1.2 Классификация баз данных
- 1.3 Системы управления базами данных
- ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Информационные технологии стали одним из наиболее важных факторов, которые влияют на формирование общества XXI века.
Стремительное становление сферы информационных технологий привело к возникновению в мире социальных, правовых и технических феноменов.
Наиболее важным является феномен перехода общества от традиционного естественного взаимодействия в реальном мире и в реальном времени к электронным методам передачи информации по компьютерным сетям.
В наше время очень трудно представить жизнь без информационных технологий, не взирая на то, что в ближайшем прошлом человечество и понятия не имело о них. В современном мире информационные технологии используются во многих сферах человеческой жизни. В мире, который функционирует в жестких коммерческих отношениях, своевременная обработка информации позволяет совершенствовать производство, оперативно и долгосрочно планировать, прогнозировать и анализировать хозяйственную деятельность, что способствует успешному конкурированию на рынке. Каждая организация стремится уменьшить затраты времени, материальных и трудовых ресурсов в ходе своей деятельности и упростить процесс обработки информации. Эти задачи можно решить с использованием автоматизированных информационных систем и баз данных. С учетом вышеизложенного тема данной выпускной квалификационной работы является достаточно актуальной.
Степень изученности. Проблемы создания и развития баз данных и систем управления базами данных являются одними из важнейших вопросов на протяжении всего времени развития информационных технологий.
Системы управления базами данных развивались от однопользовательских, которые функционировали на одном персональном компьютере, многопользовательских - на базе архитектуры файл-сервер, затем - на базе архитектуры клиент-сервер и распределенных систем управления базами данных, функционирующих в рамках глобальных сетей.Тем не менее исследования в данной теме не завершены и, вряд ли, будут завершены в ближайшем будущем.
Целью выпускной квалификационной работы является изучение теоретических основ проектирования баз данных.
Для достижения цели, поставленной в выпускной квалификационной работе, необходимо решить следующие задачи:
• изучить историю возникновения баз данных, их классификацию и виды систем управления базами данных;
• проанализировать практический аспект проектирования, создания и использования баз данных;
• провести анализ предметной области и сформулировать требования к функциональным возможностям разрабатываемой базе данных;
• реализовать базу данных с помощью выбранных программных средств, то есть разработать интерфейс пользователя и осуществить доступ к данным.
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗ ДАННЫХ
1.1 История возникновения и этапы развития баз данных
Современный мир, в котором информация становится фактором, который определяет эффективность работы любой сферы человеческой деятельности, трудно представить без использования информационных технологий, а именно информационных систем и баз данных. В истории развития электронной вычислительной техники можно проследить развитие двух ведущих областей ее применения.
Первая область - использование электронной вычислительной техники для выполнения численных расчетов, которые излишне долго или вообще невозможно производить вручную. Совершенствование данной области способствовало росту методов численного решения математических задач, появлению первых языков программирования, ориентированных на удобную запись численных алгоритмов,становлению обратной связи с разработчиками новых архитектур электронных вычислительных машин.
Главной особенностью использования вычислительной техники в данной области является наличие сложных математических алгоритмов, применяющихся к простым по структуре данным, объем которых невелик.
Вторая область, которая напрямую относится к данной теме выпускной квалификационной работы - использование средств вычислительной техники в автоматизированных информационных системах. Информационная система представляетсобойпрограммно-аппаратныйкомплекс, который обеспечивает выполнение следующих функций: безопасное хранение информации в памяти компьютера, выполнение специфических для данного приложения преобразований информации и вычислений, предоставление удобного и легко осваиваемого пользовательского интерфейса.
Информационные системы имеют дело с большим объемом информации, которая имеет достаточно сложную структуру. Классическими примерами информационных систем являются системы управления предприятием, системы резервирования железнодорожных и авиационных билетов и т.д.
Базы данных на сегодняшний день являются основой построения большого количества информационных систем и применяются для автоматизации практически всех сфер человеческой деятельности. Они используются во многих программных продуктах и, соответственно, нужно уметь ими пользоваться и понимать, как они устроены, для того, чтобы максимально эффективно получать от них ту отдачу, которая в них заложена. Например, доступ к базе данных необходим при работе с библиотечной информационной системой, которая содержит сведения обо всех книгах, имеющихся в библиотечном фонде и ее читателях.
Значительным шагом в истории развития информационных систем стал переход к централизованным системам управления файлами. С точки зрения прикладного программного обеспечения, файл - это именованная область во внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать необходимые данные. Правила присвоения имени файлам, способов доступа к хранящихся в них данным, и структура этих данных зависят от конкретной системы управления файлами. Файловая система - это структурированное размещение информации на внешнем носителе, а также набор программ, которые выполняют для пользователя некоторые операции с файлами. Каждая компьютерная программа определяет свои собственные данные, хранящиеся в памяти компьютера, и управляет только ими.
Файловые системы являются предшественницами баз данных.
Традиционные файловые системы, реализованные в рамках различных операционных систем, имеют ряд ограничений, которые препятствуют их широкому использованию для решения информационных задач. К данным ограничениям относятся: разделение и дублирование одних и тех же данных, зависимость от программных комплексов и данных, несовместимость форматов файлов, фиксированные запросы и быстрое увеличение количества приложений, отсутствие централизованных методов управления доступом к информации и данным, недостаточная эффективность совместной работы нескольких пользователей.
Для того чтобы было понятно, о чем идет речь необходимо рассмотреть основные понятия, относящиеся к теории баз данных. Данные - это совокупность информации, зафиксированной на определенном носителе в форме, пригодной для постоянного хранения, передачи и обработки с помощью компьютерной техники. Процесс преобразования и обработки данных позволяет получить актуальную и достоверную информацию, удовлетворяющую информационные потребности человека в определенной предметной области.
База данных - это представленная в объективной форме совокупность самостоятельных данных, которые систематизированных таким образом, чтобы эти материалы могли быть найдены и обработаны с помощью компьютерной техники. В практической деятельности в основном используются системы баз данных. Система баз данных - это компьютеризированная система хранения однотипных записей, которая может рассматриваться как электронная картотека, то есть хранилище для некоторого набора данных, занесенных в память компьютера.
Система управления базами данных - это совокупность языковых и программных средств, которые предназначены для создания, ведения, поддержания и обеспечения централизованного накопления, а также совместного контролированного использования баз данных многими пользователями. Существенной особенностью систем управления базами данных является наличие процедур для ввода и хранения не только данных, но и описание их структуры и связей между ними.
История развития и становления систем управления базами данных насчитывает более 50 лет. В 1968 году была введена в использование первая промышленная система управления базой данных - иерархическая система Information Management System, разработанная и введенная в действие фирмой International Business Machines.
Следующим значительным достижением стало появление системы Integrated Data Store фирмы General Electric. Развитие данной системы привело к разработке нового типа систем управления базами данных - сетевых систем управления базами данных, что оказало существенное воздействие на информационные системы того поколения.
В 1975 году был разработан первый стандарт Ассоциации по языкам систем обработки данных - Conference of Data System Languages, который определил ряд основательных понятий в теории систем баз данных, являющихся до сих пор основополагающими для сетевой модели данных.
Однако этим двум первым моделям были присущи следующие существенные недостатки: для выполнения элементарных запросов с использованием переходов к определенным записям необходимо было создавать достаточно длинные и сложные программы, независимость данных существовала лишь в минимальной степени, отсутствовали теоретические основы проектирования и реализации баз данных.
В последующее развитие теории баз данных значительный вклад был совершен американским математиком Эдгаром Франком Коддом. Он в 1970 году опубликовал научную статью о реляционной модели данных, которая позволила устранить недостатки своих предшественниц - сетевой и иерархической моделей данных. Однако, и реляционная модель обладает некоторыми недостатками - в частности, ограниченными возможностями моделирования. Для решения данной проблематики был выполнен большой объем научно-исследовательской работы. В 1976 году Петер Пин-Шен Чен предложил совершенно новую модель данных «сущность-связь», которая в настоящее время стала основой для методологии концептуального проектирования баз данных и методологии логического проектирования реляционных баз данных.
В истории развития и становления систем управления базами данных можно выделить четыре основных этапа. Тем не менее необходимо отметить, что все же нет жестких временных ограничений в этих этапах, так как они плавно переходят один в другой и даже существуют одновременно.
Первый этап становления систем управления базами данных связан с функционированием баз данных на больших машинах типа IBM 360, ЕС- ЭВМ типа PDP11 фирмы Digital Equipment Corporation, разных моделях HP фирмы HewlettPackard. Базы данных хранились во внешней памяти центральной электронно-вычислительной машины, пользователями этих баз данных были задачи,которые запускались в пакетном режиме.
Интерактивный режим доступа к данным осуществлялся с помощью консольных терминалов пользователей, которые не имели собственных вычислительных ресурсов (процессора и внешней памяти) и служили только устройствами ввода и вывода для центральной вычислительной машины.
Программы доступа к базе данных программировались на различных языках программирования и запускались как обычные числовые программы.
Мощные операционные системы обеспечивали возможность параллельного выполнения всего множества решаемых задач. Эти системы можно было отнести к системам распределенного доступа, потому что база данных была централизованной, хранилась на устройстве во внешней памяти одной центральной вычислительной машине, а доступ к ней поддерживался от многих пользователей.
Особенности первого этапа развития систем управления базами данных выражаются в следующих характеристиках. Все системы управления базами данных базируются на мощных мультизадачных операционных системах типа Multiple Virtual Storage, Uniplexed Information and Computing System, вследствие этого выполнялась работа с централизованной базой данных, функционирующей в режиме распределенного многопользовательского доступа. Функции управления и распределения ресурсов в основном осуществляются операционной системой.Используются языки манипулирования данными низкого уровня, которые ориентированы на навигационные методы доступа к данным. Проводятся серьезные исследовательские работы по обоснованию и формализации реляционной модели данных, была создана первая система, реализующая идеологию реляционной модели данных. Проводятся теоретические работы по оптимизации запросов к централизованной базе данных.
Результаты научно-исследовательской работы стали открыто и массово обсуждаться в печати, идет мощный поток доступных публикаций, которые касаются всех аспектов теории и практики проектирования баз данных, результаты научных исследований активно внедряются в коммерческие системы управления базами данных.Появляются первые языки манипулирования данными высокого уровня, предназначенные для работы с реляционной моделью данных, но отсутствуют стандарты для этих языков.
Второй этап развития систем управления базами данных связан с появлением и использованием персональных компьютеров, следовательно, появляются настольные системы управления базами данных 22. Персональные компьютеры стремительно ворвались в жизнь человека и буквально перевернули его представление о месте и роли вычислительной техники в жизни общества.Теперь компьютеры стали доступны каждому пользователю. Исчез страх обыкновенных пользователей перед непонятными и сложными языками программирования. Появилось большое количество программ, которыми могли пользоваться неподготовленные пользователи.
Данные компьютерные программы были просты в использовании и интуитивно понятны пользователю: это прежде всего различные редакторы текстов, предназначенные для работы с текстовой информацией, редакторы электронных таблиц для хранения и обработки статистической информации и многие другие.
Упрощеннее и понятнее стали операции копирования файлов и процесс переноса данных с одного компьютера на другой, распечатка необходимой информации: текстов, электронных таблиц и других документов. Системные программисты были отодвинуты на задний план. Каждый пользователь мог почувствовать себя полным хозяином этого мощного и удобного устройства, которое позволяло автоматизировать многие аспекты его профессиональной деятельности. Несомненно, это сказалось и на работе с базами данных.
Появились программы, называющиеся системами управления базами данных, позволяющие хранить значительные объемы информации, они имели удобный пользовательский интерфейс для заполнения данных, встроенные средства для генерации различных отчетов по заданным критериям. Эти программы позволяли автоматизировать многие учетные функции, которые раньше выполнялись человеком вручную.
Особенность данного этапа развития заключается в том, что все системы управления базами данных были рассчитаны на создание базы данных, основанной на монопольном доступе к данным, так как компьютер был персональный, то он не был подсоединен к локальной вычислительной сети и база данных проектировалась только на нем и создавалась для работы одного пользователя, но в определенных ситуациях была возможна последовательная работа нескольких пользователей.
Большинство систем управления базами данных второго этапа развития имели развитый и удобный пользовательский интерфейс. В большинстве случаях существовал интерактивный режим работы с базой данных как в рамках описания базы данных, так и в рамках проектирования запросов к ней. Кроме того, большинство систем управления базой данных предлагали развитый и удобный набор инструментов для разработки готовых приложений без профессионального программирования. Инструментальные возможности состояли из готовых элементов приложения в виде шаблонов и готовых экранных форм, отчетов, графических конструкторов запросов, которые достаточно просто могли быть собраны в единый программный комплекс, предназначенный для работы с базой данных.
Практически во всех настольных системах управления базами данных поддерживался только внешний уровень представления реляционной модели, то есть только внешний табличный вид структуры данных. При появлении высокоуровневых языков манипулирования данными типа реляционной алгебры и Structured Query Language в настольных системах управления базами данных появилась возможность манипулирования данными на уровне отдельных строк таблиц.
В настольных системах управления базами данных отсутствовали средства поддержки ссылочной и структурной целостности данных. Данные функции обязаны были выполнять приложения, но недостаточность средств разработки приложений порой не позволяла это сделать, следовательно, эти функции должны были выполняться пользователем, возлагая на него дополнительный контроль при вводе и изменении информации, которая хранится в базе данных.
Третий этап развития баз данных - распределенные базы данных.
Многим известно, что история эволюционирует по спирали, следовательно, после процесса «персонализации» возник обратный процесс - «интеграция». Увеличивается число локальных сетей, все больше информации передается между компьютерами, во внимание принимается задача согласованности данных, которые хранятся и обрабатываются в разных местах, но логически взаимосвязаны друг с другом, возникают задачи, связанные с параллельной обработкой транзакций - последовательностей выполнение операций над базой данных, которые переводят ее из одного непротиворечивого состояния в другое непротиворечивое состояние. Успешное разрешение данных задач привело к возникновению распределенных многопользовательских баз данных, которые сохраняют все преимущества настольных систем управления базами данных и в то же время дают возможность осуществлять параллельную обработку информации и поддержку целостности базы данных.
Большое количество современных систем управления базами данных рассчитаны на многоплатформенную архитектуру, что позволяет им функционировать на современных компьютерах с разной архитектурой и под разными операционными системами, при этом для пользователей доступ к хранящимся данным практически неразличим. Потребность в поддержки многопользовательской работы и возможность децентрализованного хранения данных потребовали развития средств администрирования баз данных с реализацией общей концепции средств защиты данных от несанкционированного доступа к ним. Данная концепция была реализована при помощи разграничения доступа пользователей к хранящимся данным и установлением паролей на аккаунты пользователей.
Необходимость в новых реализациях вызвала создание серьезных научно-теоретических трудов по оптимизации распределенных многопользовательских баз данных. Полученные результаты стали активно внедряться в организационные системы управления базами данных.
Практически все современные системы управления базами данных имеют функцию подключения клиентских приложений, которые разработаны с использованием настольных систем управления базами данных, и средства, предназначенные для экспорта данных из форматов настольных систем управления базами данных второго этапа развития в необходимый формат.
К данному этапу развития можно отнести и разработку стандартов в рамках языков описания и манипулирования данными и технологий по обмену данными между различными системами управления базами данных. Также начинаются производственные работы, связанных с реализацией концепции объектно-ориентированных баз данных. Представителями систем управления базами данных, относящимся к третьему этапу, можно считать Microsoft Access и все современные серверы баз данных Oracle, Microsoft SQL Server и другие современные серверы баз данных, которых в настоящее время насчитывается несколько десятков.
Четвертый этап развития баз данных и систем управления ими можно охарактеризовать появлением новой технологии доступа к данным - интранет. Интранет - это внутренняя частная сеть какого-то предприятия, предназначенная для совместного использования определенной информации внутри данного предприятия. Основным отличием данного подхода от технологии клиент-сервер является то, что отпадает необходимость использования, специализированного программного обеспечения, так как для работы с удаленной базой данных применяется стандартный браузер для выхода в интернет. При этом встроенный в загружаемые пользователем HTML страницы код, написанный обычно на языке Java, отслеживает все действия пользователя и транслирует их в низкоуровневые SQL запросы к базе данных, выполняя, таким образом, ту работу, которой в технологии клиент-сервер занимается клиентская программа.
Практичность данного подхода привела к тому, что его стали использовать не только для удаленного доступа к базам данных, но и для пользователей локальной сети организации. Основные преимущества использования технологии интернет заключаются в том, что он обеспечивает высокую производительность при совместной работе пользователей, предоставляет легкий доступ к данным и гибкий уровень взаимодействия.
Основной недостаток использования данной технологии заключается в легком доступе к хранящимся данным, что может спровоцировать их утечку.
Задачи обработки данных, которые не связанны со сложными алгоритмами работы, достаточно просто и эффективно могут быть построены по данной архитектуре. В этом случае для подключения нового пользователя к возможности использовать данную задачу не требуется установка дополнительного программного обеспечения, но алгоритмически сложные задачи рекомендуется реализовывать в архитектуре «клиент-сервер» с разработкой специального программного обеспечения.
У каждого из вышеперечисленных этапов развития баз данных и систем управления базами данных имеются свои достоинства и свои недостатки. Каждый из этапов развития характеризуется появлением новых подходов обработки информации и доступа к данным, а также концепций проектирования и реализации баз данных. В настоящее время все подходы массово применяются в автоматизации всех сфер человеческой деятельности и имеют большой потенциал для дальнейшего развития.
1.2 Классификация баз данных
Потоки информации, которые циркулируют в мире и окружают нас, колоссальны. В течение времени они имеют тенденцию к увеличению, следовательно, в любой организации возникает вопрос об эффективном управлении информацией и данными, которые обеспечили бы наиболее
эффективную работу в данной сфере. Наиболее популярными являются компьютеризированные способы обработки информации, то есть базы данных, которые позволяют эффективно хранить, структурировать и систематизировать большой объем информации и данных. В современном мире без использования баз данных невозможно представить работу большинства финансовых, промышленных, торговых и прочих организаций, так как, если не будет баз данных, то они просто захлебнутся в информационном потоке, что отрицательно отразится на их деятельности и конкурентоспособности.
Разнообразие характеристик и видов баз данных порождает многообразие их классификации. Классификация баз данных может быть произведена по разным признакам, относящихся к разным компонентам и сторонам их функционирования, среди которых можно выделить следующие: характер хранимой информации, способ храненияданных, структура организации данных, способ доступа к данным, сфера применения и другие.
По характеру хранимой информации выделяются фактографические, документальные и лексикографические базы данных. Фактографические базы данных - это базы данных, которые содержат краткие констатирующие сведения об описываемом объекте реальной предметной области, представленные в строго определенной форме. Следовательно, единицей хранения в фактографических базах данных является факт, то есть определенный элемент содержательной информации. Документальные базы данных - базы данных, которые объединяют документы, сгруппированные по разным признакам и свойствам. Документальные базы данных могут содержать значительное количество информации разного типа: текстовую и графическую. Современные информационные технологии стирают границу между фактографическими и документальными базами данных, так как существуют средства, которые позволяют легко подключать любой документ к фактографической базе данных. Лексикографические базы данных - это
базы данных, представляющие собой различные машиночитаемые словарные массивы данных, объектом описания в котором является лексическая единица. К лексикографическим базам данных можно отнести тезаурусы, рубрикаторы, терминологические словари и классификаторы.
По способу хранения данных базы данных подразделяются на централизованные и распределительные. Централизованные базы данных - это базы данных, разрабатываемые и функционируемые на принципах централизации24. Такие базы данных находятся на одной электронной вычислительной машине, в виде одного информационного массива. В таком случае говорят о централизованном или монопольном владении данными.
Централизованная база данных доступна только одному пользователю, так как исключается одновременная работа нескольких пользователей.
Управление базой данных, то есть ее корректировка и прочие процедуры, поддерживающие ее целостность ибезопасность,осуществляется централизованно в одном месте одним пользователем. Основной недостаток централизованных баз данных заключается в необходимости передачи большого потока данных, а также низкая степень надежности и производительности. Преимущество централизованных база данных - минимальные затраты времени на корректировку данных, хранящихся в базе.
Для снижения актуальности перечисленных недостатков создаются распределенные базы данных, то есть базы данных части которых располагаются в различных частях сети. Распределенные базы данных являются совокупностью баз данных, которые физически распределены по взаимосвязанным ресурсам локальной сети и доступны для совместного применения и использования в разных местах разными пользователями.
Главный критерий распределения данных в сети заключается в том, что данные должны располагаться там, где существует наибольшая частота обращений пользователей к ним. Распределенная база данных разъединена только физически, а не логически, то есть вся база данных потенциально
доступна с любого автоматизированного рабочего места пользователя.
По характеру организации данных базы данных могут быть разделены на неструктурированные, частично структурированные, структурированные. Данный классификационный признак относится к информации, которая представлена в символьном виде и содержится в базе данных. К неструктурированным базам данным можно отнести базы данных, которые организованы в виде семантических сетей. Частично структурированные можно считать базы данных, представленные в виде обычного текста или гипертекстовые системы. Структурированные базы данных требуют заблаговременного проектирования, писания и разработки структуры базы данных, только после данных процедур в базы данных данного типа могут быть занесены данные, необходимые для работы с базой данных.
Структурированные базы данных, в свою очередь, по типу используемой модели данных могут делится на: иерархические, реляционные, сетевые, смешенные и мультимедийные.
Иерархические базы данных - это базы данных, которые графически могут быть представлены как дерево, состоящее из объектов различных уровней. На верхнем уровне находится только один объект, на втором уровне - объекты второго уровне и так далее. Между объектами, которые расположены на разных уровнях, существуют горизонтальные связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов, которые расположены ниже уровня данного объекта. Такие объекты находятся в отношении предка (объект, находящийся ближе к корню) к потомку (объект, находящийся ниже уровнем), при этом возможна ситуация, когда объект-предок не имеет потомков или может иметь несколько, тогда как у объекта потомка обязательно должен быть только один предок. Иерархическая база данных имеет корневую папку, постепенно разветвляющуюся книзу. Обращая внимание на то, что подобная структура базы данных аналогична файловой
системе, такие базы данных эффективно используются для выполнения различных операций на данными, хранящимися в памяти компьютера. Иерархическая модель идеально применяется для структурированной и упорядоченной информации. Основным недостатком использования иерархических баз данных является их громоздкость и сложность проектирования логических связей между объектами.
Сетевой подход к организации данных представляет собой расширение иерархического подхода, так как в иерархических структурах запись-потомок должна иметь в точности одного предка, а в сетевой структуре данных потомок может иметь любое число предков, а между объектами нижнего уровня могут существовать горизонтальные связи. Следовательно, сетевая база данных - это база данных, образующаяся обобщением иерархической базы данных за счет разрешения иметь объектам более одного предка, то есть каждый элемент вышестоящего уровня может быть связан одновременно с любыми элементами следующего уровня. На связи между объектами в сетевых базах данных не накладываются никакие ограничения. Примером сетевой базы данных может служить всемирная паутина глобальной компьютерной сети интернет, гиперссылки связывают между собой огромное количество документов в единую распределенную сетевую базу данных доступ к которой возможен с любого рабочего места пользователя, имеющего доступ в глобальную сеть - интернет.
Следующем видом структурированных баз данных является реляционные базы данных. Модель реляционных баз данных была разработана Эдгаром Франком Коддом и обнародована им в 1970 году26.
Реляционная модель представляет собой логически структурированную таблицу с полями, которые описывают данные и их отношения между собой, а также операции, произведенные над ними, а главное - правила, гарантирующие их целостность. Модель называется реляционной, потому что в основе ее лежат отношения между данными.
Реляционные базы данных - это базы данных, которые представляют собой совокупность взаимосвязанных таблиц, каждая из которых содержит информацию об объектах определенного типа. Таблицы состоят из строк, которые называются записями, и столбцов, которые называются полями, либо атрибутами. В строках таблицы содержаться данные об одном объекте, а в столбцах таблицы содержатся различные характеристики этих объектов. Записи, то есть строки таблицы, имеют одинаковую структуру. Они состоят из полей, которые хранят атрибуты объекта. Каждое поле, то есть столбец таблицы, описывает только единственную характеристику объекта и имеет строго определенный тип данных. Все записи имеют одни и те же поля, только в них отображаются разные информационные свойства объекта.
Таблицы в реляционных базах данных обладают рядом свойств: в таблице не может быть двух одинаковых строк, в таблице может не быть ни одной строки, но обязательно должен быть хотя бы один столбец, столбцы таблицы не зависят друг от друга, все значения в одном столбце имеют один тип данных, любая таблица должна иметь первичный ключ.Первичный ключ - это поле или комбинацию полей таблицы, идентифицирующие каждую строку таблицы единственным образом. Ключ может состоять из одного поля или нескольких полей таблицы, тогда он называется составным. Первичный ключ должен быть уникальным и однозначно определять запись в таблице. Значение первичного ключа позволяет реализовывать процесс поиска и упорядочивания информации в базе данных. Таблицы в реляционной базе данных должны отвечать требованиям нормализации отношений, то есть соответствовать аппарату ограничений на формирование таблиц, который позволяет исключить дублирование и противоречивость данных, хранящихся в базе данных.
Таблицы в реляционных базах данных могут быть связаны друг с другом, а это означает, что данные могут извлекаться из нескольких таблиц одновременно. Таблицы связываются между собой для того, чтобы уменьшить объем базы данных и исключить дублирование информации.
Связь между таблицами обеспечивается наличием вних одинаковых столбцов.
Так как реляционные базы данных наиболее популярны, то у них есть определенные достоинства. К основным достоинствам реляционных баз данных можно отнести следующие: модель хранимых данных представляет информацию в наиболее простой и понятной для пользователя форме, в основе базы данных лежит хорошо развитый математический аппарат, который позволяет доступно описать основные операции, производимые над данными, при манипулировании и доступе к данным используются языки не процедурного типа, манипулирование данными на уровне выходной информации и возможность динамического изменения данных.
Вопреки перечисленным достоинствам, в современном мире, при расширении границ моделирования информационных систем, были обнаружены и существенные ограничения при использовании реляционных баз данных в качестве основного хранилища информации. К основным недостаткам использования реляционных баз данных можно отнести: трудоемкость их проектирования и разработки, медленный доступ к данным, проблематичность моделирования и реализации сложных связей между данными, результатом запроса к базе данных является информация, хранимая в самой базе данных, при этом часто требуется, чтобы в результате запроса был получен логический вывод на основе хранимых данных.
Развитие информационных технологий в области проектирования и построения баз данных приводит к потребности хранения и обработки новых видов представления информации в базах данных, относящихся к классу мультимедиа, которые характеризуются высоким уровнем информационно-структурной сложности. Мультимедийные базы данных - это базы данных, которые содержат мультимедийную информацию.К основным особенностям мультимедийных баз данных, отличающими их от других баз данных, можно отнести их способность хранить и обрабатывать не только числа, символы и массивы информации, но и такие данные, как документы, изображения, видео и звукозаписи, а также цифровые карты. Главным недостатком мультимедийных баз данных является проблематичность четкого разделения программ и данных, что обусловлено потребностями программных приложений наделения мультимедийных данных поведением и разработки специализированных методов обработки, поиска, сравнения и манипулирования данными.
По сфере применения различают универсальные и проблемно- ориентированные базы данных. Универсальные базы данных - это базы данных, которые предназначены для решения универсальных задач пользователя29. К основным задачам, решаемым с помощью универсальных баз данных, можно отнести обеспечение хранения в базе данных необходимой информации и возможности получения данных по различным запросам, сокращение избыточности и дублирования данных, хранящихся в базе данных, обеспечение целостности самой базы данных. Проблемно- ориентированные базы данных - это базы данных, которые содержат тематически связанные документы и данные, предназначенные для решения прикладных задач определенного вида конкретной предметной области30. При проектирование проблемно-ориентированных баз данных необходимо ориентироваться на потребности пользователя, который будет работать с данной базой данных
1.3 Системы управления базами данных
Жизнь в современном мире невозможно представить без эффективного управления. Важной категорией являются системы обработки информации, от которых во многом зависит эффективность работы любого учреждения не зависимо от формы собственности. Система обработки информации предоставляет пользователю возможности по получению общих и детализированных отчетов по итогам проделанной работы, позволяет легко определять тенденции изменения важнейших показателей эффективности работы, обеспечивает получение информации без существенных задержек, а также выполняет анализ данных. Ядром любой системы обработки информации является база данных, а для того чтобы она функционировала необходима система управления базой данных, которая используется в роли интерфейса между базой данных и пользователем, работающим с ней.
Появление систем управления базами данных определено следующими причинами: высокая значимость данных в различных областях применения, дублирование средств управления данными при разработке разных пользовательских приложений, необходимость организации доступа к данным разным пользователям. Система управления базами данных - это программно-аппаратный комплекс интегрированной совокупности данных, предназначенный для создания, ведения и использования базы данных пользователями и прикладными программами. К основным функциям системы управления базами данных можно отнести:
В большинстве современных систем управления базами данных база данных представляется в виде совокупности различных таблиц. Система управления базой данных предоставляет пользователю возможность
манипулировать данными, то есть производить выборку необходимой информации, выполнять различные вычисления, разрабатывать интерфейс ввода и вывода, визуализировать информацию. Данные функции в системе управления базами данныхреализуются с помощью использования специализированных языков манипулирования данными, которые входят в состав данной системы управления, либо с помощью графического интерфейса пользователя.
Обеспечение независимости прикладных программ и данных (логическая и физическая независимость). Важным свойством системы управления базами данных является возможность обеспечивать два независимых друг от друга взгляда на базу данных - «взгляд пользователя», который представляется в логическом представлении данных, и его отражение в прикладном программном обеспечении, и «взгляд системы» - физическое представление данных в памяти компьютера. Обеспечение логической независимости данных дает возможность изменять логическое представление базы данных без необходимости изменения физической структуры хранения данных. Обеспечение физической независимости данных дает возможность изменять способы организации базы данных в памяти персонального компьютера пользователя, не вызывая необходимости изменения логического представления данных.
Защита логической целостности базы данных. Главной целью реализации данной функции является повышение достоверности информации, которая хранится в базе данных. Для повышения достоверности данных в системе объявляются независимые ограничения целостности, которые в определенных случаях не дают ввести в базу неверные данные.
Так, во всех современных системах управления базами данных выполняется проверка соответствия вводимых данных их типу, который задан при проектировании структуры базы данных. Система не позволяет ввести символ в поле числового типа, ввести недопустимую дату. В развитых
системах управления базами данных ограничения целостности
Поддержка деятельности системного персонала. При эксплуатации базы данных может возникать необходимость изменения параметров системы управления базой данных, выбора новых методов доступа, изменения структуры хранимых данных, а также выполнение ряда других общесистемных действий. Система управления базами данных предоставляет возможность выполнения этих и других действий для поддержки деятельности базы данных обслуживающему ее системному персоналу, называемому администратором базы данных.
По способу доступа к базе данных системы управления базами данных классифицируются на файл-серверные, клиент-серверные и встраиваемые. В файл-серверных системах управления базами данных файлы данных хранятся централизованно в одном месте на рабочем файл-сервере. Система управления базами данных располагается на каждом клиентском компьютере (рабочей станции). Доступ системы управления базой данных к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок.Существенным преимуществом данной архитектуры является низкая нагрузка на процессор файлового сервера. К недостаткам относятся потенциально высокая загрузка локальной сети, затруднённость или невозможность централизованного управления. Используются чаще всего в локальных приложениях, которые применяют функции управления базой данных, а также в системах с низкой интенсивностью обработки данных и низкими пиковыми нагрузками на базу данных. На данный момент файл-серверная технология считается устаревшей, а её использование в крупных информационных системах является существенным недостатком.К файл-серверным системам управления базами данных можно отнести Microsoft Access, Paradox, dBase, FoxPro, Visual FoxPro.
Клиент-серверная система управления базами данных располагается на сервере вместе с базой данных. Доступ к базе данных осуществляет непосредственно в монопольном режиме, то есть работа с базой данных осуществляется одним пользователем. Все клиентские запросы на обработку данных обрабатываются клиент-серверной системой управления централизованно. Недостаток клиент-серверных систем управления базами данных состоит в повышенных требованиях к серверу. Достоинствами данных систем является низкая загрузка локальной сети, удобство централизованного управления и обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность. К клиент-серверным системам управления базами данных относятся Oracle, Firebird, Interbase, Informix, MS SQL Server, My SQL.
Встраиваемая система управления базами данных -- это система, которая может поставляться как составная часть некоторого программного продукта, не требуя процедуры самостоятельной установки. Встраиваемая система управления базой данных предназначена для локального хранения данных своего приложения, но не рассчитана на коллективное использование в сети. Физически встраиваемая система управления базой данных чаще всего реализована в виде подключаемой библиотеки с данными. Доступ к данным осуществляется через SQL запросы или через специальные программные интерфейсы. К встраиваемым системам управления базами данных относятся OpenEdge, BerkeleyDB, Microsoft SQL Server Compact.
На основании вышеизложенного теоретического материала по базам данным можно сделать следующие выводы. В истории развития и становления баз данных, длившейся более пятидесяти лет, выделяется
четыре основных этапа. Каждый этап характеризуется появлением и развитием новых информационных технологий в данной области. История развития база данных начинается с появлением файлов и файловых систем, что позволило создавать, редактировать, копировать и перемещать файлы в памяти персонального компьютера. В настоящее время файловые системы входят в структуру любой операционной системы.
Первый этап истории развития баз данных связан с появлением баз данных на больших электронных вычислительных машинах. Второй этап характеризуется появлением персональных компьютером, что послужило толчком для развития настольных систем управления базами данных.
Настольные системы управления базами данных позволили в упорядоченном виде хранить большой объем информации, имели удобный пользовательский интерфейс, который позволял заполнять базу данных и генерировать различные отчеты по заданным критериям. Третий этап распределительные многопользовательские базы данных, которыесохранили в себе все преимущества предыдущего этапа и в то же время позволяли организовать параллельную обработку информации и поддержку целостности базы данных. Четвертый заключительный этап характеризуется появлением новой технологии доступа к данным -- интернет. Основное преимущество состоит в том, что отпадает необходимость использования специализированного программного обеспечения, для работы с удаленной базой данных используется стандартный браузер для доступа в интернет.
Разнообразие характеристик и видов баз данных порождает многообразие их классификации. Классификация баз данных может быть произведена по разным признакам, которые относятся к разным компонентам и сторонам их функционирования. К данным признакам можно отнести характер хранимой информации, способ хранения данных, структуру организации данных, способ доступа к данным, а также сферу применения.
В администрировании баз данных предполагается, что их создание,
поддержка и обеспечение доступа пользователей к хранящимся данным осуществляются централизованно с помощью специального программного инструментария - систем управления базами данных. Система управления базами данных - это совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, которые обеспечивают процесс создания и использования баз данных. Основные функции системы управления базой данных заключаются в управлении данными во внешней и оперативной памяти, журнализации изменений данных, в обеспечении резервного копирования и восстановления базы данных после сбоев, то есть некорректного завершения работы с ней, а также в поддержке языков манипулирования данными, которые предназначены для работы с информацией, хранящейся в базе данных.
Если постараться классифицировать существующие области применения баз данных, а также дать оценку перспективам их развития в ближайшее время, то можно получить перечень наиболее распространенных видов, которым нашли применение во всех областях человеческой жизнедеятельности. Во всех органах государственной власти и управления, а также в средне профессиональных образовательных учреждениях города Барнаула используются документографические и документальные базы данных. Средне профессиональные образовательные учреждения занимают социально значимое место в социализации молодежи в обществе и мире.
Внедрение информационных технологий в деятельность средне профессиональных образовательных учреждений города Барнаула является важным вектором государственного регулирования.
Тенденции эволюционирования современных информационных технологий привели к тому, что базы данных стали одной из наиболее популярных тем при изучении автоматизированных информационных систем. В последние десятилетия всплеск популярности интернета и стремительное развитие новейших технологий для его использования
сделали знание технологий баз данных для многих одним из актуальных путей развития карьеры. Проектирование и разработка баз данных требует и искусства,и умения.Понимание пользовательских требований и преобразование их в реальный и эффективный проект базы данных можно назвать творческим процессом, а преобразование этих проектов в реальные базы данных с помощью функциональных и высокопроизводительных приложений - инженерным процессом.
Современные базы данных являются основой многочисленных автоматизированных информационных систем и находят применение в широком спектре приложений и отраслей. В настоящее время продолжается активное изучение методов эффективной обработки баз данных с точки зрения извлечения из них дополнительных знаний, так как область применения баз данных с каждым днем увеличивается, и они применяются везде, где есть необходимость в актуальной информации и быстрого доступа к ней.Базы данных способны улучшить производительность труда сотрудников и качество предоставляемых образовательных программ в средне профессиональных учебных учреждениях, а также существенно ускорить процесс обработки информации и составления отчетов по различным критериям.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Широкое применение и использование информационных технологий является глобальной тенденцией мирового развития и научно-технической революции последних десятилетий. На сегодняшний день современные организации, предоставляемые какие-либо услуги, уже невозможно представить без применения информационных технологий. Автоматизация процесса управления и контроля стала закономерным этапом развития управленческих структур.Создание и внедрение информационных технологий, а именно баз данных ориентировано, прежде всего, на автоматизацию процесса обработки информации, следовательно, на повышение эффективности работы сотрудников организации.
Основные направления современных информационных технологий базируются на концепции, согласно которой информация и большой объем данных должны быть организованы в базы данных для эффективного отображения изменяющегося реального мира и удовлетворения информационных потребностей пользователя. Базы данных разрабатываются и функционируют под управлением специальных программных комплексов, называемых системами управления базами данных.
...Подобные документы
Основные понятия базы данных и систем управления базами данных. Типы данных, с которыми работают базы Microsoft Access. Классификация СУБД и их основные характеристики. Постреляционные базы данных. Тенденции в мире современных информационных систем.
курсовая работа [46,7 K], добавлен 28.01.2014Система управления базами данных как составная часть автоматизированного банка данных. Структура и функции системы управления базами данных. Классификация СУБД по способу доступа к базе данных. Язык SQL в системах управления базами данных, СУБД Microsoft.
реферат [46,4 K], добавлен 01.11.2009Системы управления базами данных в медицине. Основные идеи, которые лежат в основе концепции базы данных. Требования, предъявляемые к базам данных и системе управления базами данных. Архитектура информационной системы, организованной с помощью базы данных
реферат [122,5 K], добавлен 11.01.2010Основные виды баз данных. Система управления базами данных. Анализ деятельности и информации, обрабатываемой в поликлинике. Состав таблиц в базе данных и их взаимосвязи. Методика наполнения базы данных информацией. Алгоритм создания базы данных.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 17.12.2014Характеристика категорий современных баз данных. Исследование особенностей централизованных и распределенных баз данных. Классификация систем управления базами данных по видам программ и применению. Управление буферами оперативной памяти и транзакциями.
курсовая работа [45,2 K], добавлен 10.03.2016Тенденция развития систем управления базами данных. Иерархические и сетевые модели СУБД. Основные требования к распределенной базе данных. Обработка распределенных запросов, межоперабельность. Технология тиражирования данных и многозвенная архитектура.
реферат [118,3 K], добавлен 29.11.2010Алгоритмы обработки массивов данных. Система управления базами данных. Реляционная модель данных. Представление информации в виде таблицы. Система управления базами данных реляционного типа. Графический многооконный интерфейс.
контрольная работа [2,8 M], добавлен 07.01.2007Логическая организация данных, файловая модель. Сетевые, иерархические и реляционные модели данных. Системы управления базами данных, их определения и основные понятия. История, тенденции развития, классификация СУБД, свойства и технология использования.
дипломная работа [51,3 K], добавлен 26.07.2009Классификация компьютерных сетей, физические каналы связи. Виды кабельных соединений. Системы управления базами данных: модели, этапы и способы создания БД, структура и типы данных, проектирование таблиц, виды запросов. Расчет суммы премий сотрудников.
контрольная работа [308,7 K], добавлен 28.11.2014Базы данных как составная часть информационных систем. Изучение взаимосвязи понятий информация и данные. Система управления базами данных. Пример структурированных данных. Обеспечение логической независимости. Безопасность операционной системы.
контрольная работа [44,6 K], добавлен 15.06.2009Особенности управления информацией в экономике. Понятие и функции системы управления базами данных, использование стандартного реляционного языка запросов. Средства организации баз данных и работа с ними. Системы управления базами данных в экономике.
контрольная работа [19,9 K], добавлен 16.11.2010Классификации баз данных по характеру сберегаемой информации, способу хранения данных и структуре их организации. Современные системы управления базами данных и программы для их создания: Microsoft Office Access, Cronos Plus, Base Editor, My SQL.
презентация [244,3 K], добавлен 03.06.2014Структура, классификация и этапы проектирования баз данных. Системы управления базами данных, их жизненный цикл. Разработка и реализация базы данных в MS Access. Организация входных и выходных данных. Защита данных от внешних угроз. Сведение о программе.
курсовая работа [558,6 K], добавлен 21.06.2012Понятие базы данных, модели данных. Классификация баз данных. Системы управления базами данных. Этапы, подходы к проектированию базы данных. Разработка базы данных, которая позволит автоматизировать ведение документации, необходимой для деятельности ДЮСШ.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 04.06.2015Формы представляемой информации. Основные типы используемой модели данных. Уровни информационных процессов. Поиск информации и поиск данных. Сетевое хранилище данных. Проблемы разработки и сопровождения хранилищ данных. Технологии обработки данных.
лекция [15,5 K], добавлен 19.08.2013Разновидности систем управления базами данных. Анализ предметной области. Разработка структуры и ведение базы данных. Структурированный язык запросов SQL. Организация выбора информации из базы данных. Общие принципы проектирования экранных форм, макросов.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 26.02.2016Понятие, состав информационной системы. Управление целостностью БД. Обеспечение системы безопасности. Блокировка неверных действий приложений-клиентов. Тенденции в мире систем управления базами данных. Основные функции, классификация и механизмы доступа.
курсовая работа [205,0 K], добавлен 11.12.2014Исследование характеристик и функциональных возможностей системы управления базами данных Microsoft Office Access. Определение основных классов объектов. Разработка базы данных "Делопроизводство". Создание таблиц, форм, запросов, отчетов и схем данных.
реферат [1,3 M], добавлен 05.12.2014Иерархические, сетевые и реляционные модели данных. Различия между OLTP и OLAP системами. Обзор существующих систем управления базами данных. Основные приемы работы с MS Access. Система защиты базы данных, иерархия объектов. Язык программирования SQL.
курс лекций [1,3 M], добавлен 16.12.2010Основные понятия и классификация систем управления базами данных. Модели организации данных. Проектирование реляционных баз данных. Основные особенности создания и использования баз данных для информационного обеспечения управленческой деятельности.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 20.01.2013
