Введение в банки данных (стр. 1 )

1. ВВЕДЕНИЕ В БАНКИ ДАННЫХ........................................................................................... 2

1.1. ПОНЯТИЕ БАНКА ДАННЫХ.......................................................................................... 2

1.2. КОМПОНЕНТЫ БАНКА ДАННЫХ............................................................................... 3

1.3. ПОЛЬЗОВАТЕЛИ БАНКОВ ДАННЫХ.......................................................................... 7

1.4. КЛАССИФИКАЦИЯ БАНКОВ ДАННЫХ.................................................................... 9

1.5. ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗ ДАННЫХ........................................................... 12

2. 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИНФОЛОГИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ................. 17

2. 2. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ “ОБЪЕКТ — СВОЙСТВО — ОТНОШЕНИЕ”.............. 18

2.3. СРАВНЕНИЕ МЕТОДИК ПОСТРОЕНИЯ ER-МОДЕЛЕЙ......................................... 26

Тема : Схемы и подсхемы............................................................................................................ 30

Тема: Модели данных................................................................................................................... 35

Сетевые структуры.................................................................................................................. 39

Реляционные БД...................................................................................................................... 42

Тема: Манипулирование отношениями (Реляционная алгебра)......................................... 44

Тема: Принципы нормализации................................................................................................. 52

Тема: Организационные проблемы:.......................................................................................... 59

Целостность данных................................................................................................................... 60

Контроль типов....................................................................................................................... 60

Контроль изменений............................................................................................................... 60

Дублирование ключей............................................................................................................ 60

Связи, объединяющие различные поля................................................................................. 60

Предварительный контроль данных..................................................................................... 60

Восстановление данных............................................................................................................. 61

Типы отказов............................................................................................................................ 61

Отказы транзакций.................................................................................................................. 61

1. ВВЕДЕНИЕ В БАНКИ ДАННЫХ

1.1. ПОНЯТИЕ БАНКА ДАННЫХ

Определение банка данных. Банк данных (БнД) является современной формой организации хранения и доступа к информации. Существует множество определений банка данных. В «Общеотраслевых руководящих материалах по созданию банков данных» (М.: ГКНТ, 1982) дано следующее определение: «Банк данных — это система специальным образом организованных данных (баз данных), программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных».

В данном определении подчеркивается, что банк данных является сложной системой, включающей в себя все обеспечивающие подсистемы, необходимые для функционирования любой системы автоматизированной обработки данных.

В этом определении обозначены и основные отличительные особенности банков данных. Прежде всего это то, что базы данных (БД) создаются обычно не для решения какой-либо одной задачи для одного пользователя, а для многоцелевого использования. БД отражают определенную часть реального мира. Эта информация должна по возможности фиксироваться в базе данных однократно, и все пользователи, которым эта информация нужна, должны иметь возможность работать с ней.

Другой отличительной особенностью банков данных является наличие специальных языковых и программных средств, облегчающих для пользователей выполнение всех операций, связанных с организацией хранения данных, их корректировки и доступа к ним. Такая совокупность языковых и программных средств называется системой управления базой данных (СУБД).

Нельзя сказать, что термин «банк данных» является общепризнанным. В некоторой англоязычной литературе в последнее время используется термин «система баз данных» (database system), который по своему содержанию близок введенному понятию банка данных (система баз данных включает базу данных, систему управления базами данных, соответствующее оборудование и персонал).

Требования к БнД. Особенности «банковской» организации данных позволяют сформулировать основные требования, предъявляемые к БнД:

• адекватность отображения предметной области (полнота, целостность и непротиворечивость данных, актуальность информации, т. е. ее соответствие состоянию объекта на данный момент времени);

• возможность взаимодействия пользователей разных категорий и в разных режимах, обеспечение высокой эффективности доступа для разных приложений;

• дружелюбность интерфейсов и малое время на освоение системы, особенно для конечных пользователей;

• обеспечение секретности и конфиденциальности для некоторой части данных; определение групп пользователей и их полномочий;

• обеспечение взаимной независимости программ и данных;

• обеспечение надежности функционирования БнД; защита данных от случайного и преднамеренного разрушения; возможность быстрого и полного восстановления данных в случае их разрушения; технологичность обработки данных, приемлемые характеристики функционирования БнД (стоимость обработки, время реакции системы на запросы, требуемые машинные ресурсы и др.).

1.2. КОМПОНЕНТЫ БАНКА ДАННЫХ

Состав банка данных. Банк данных является сложной человеко-машинной системой, включающей в свой состав различные взаимосвязанные и взаимозависимые компоненты (рис. 1.1).

Информационная компонента. Ядром БнД является база данных. База данных — это поименованная совокупность взаимосвязанных данных, находящихся под управлением СУБД.

Существует множество определений базы данных. Некоторые из них имеют право на существование. Другие устарели и не соответствуют современным представлениям о БнД. Так, в ранних определениях базы данных указывалось на их неизбыточность, отсутствие дублирования данных в них. На самом деле это не так. В базах данных может наблюдаться избыточность информации. Она может быть вызвана спецификой используемой модели данных, не позволяющей полностью устранить дублирование, или технологическими причинами (обеспечение большей надежности, сокращение времени реакции системы и др.). Но это должна быть управляемая избыточность, причины и цели возникновения которой известны администратору базы данных и управляются как им, так и СУБД.

 

Рис. 1.1 Компоненты банка данных

В настоящее время действует Закон „О правовой охране программ для электронных вычислительных машин и баз данных" № 000—1 от 23.09.92. В этом законе (ст. 1) дается следующее определение базы данных: «База данных — это объективная форма представления и организации совокупности данных (например, статей, расчетов), систематизированных таким образом, чтобы эти данные могли быть найдены и обработаны с помощью ЭВМ».

Описания баз данных относятся к метаинформации, т. е. информации об информации. Описание баз данных часто называют схемой. Кроме того, в БнД могут присутствовать описания отдельных частей баз данных с точки зрения отдельных пользователей — подсхемы.

Кроме описания баз данных в состав метаинформации, хранимой в БнД, может включаться информация о предметной области, необходимая для проектирования системы, о пользователях БнД, о проектных решениях и некоторая другая информация.

Централизованное хранилище метаинформации называется словарем данных. В литературе используются также термины словарь-справочник, энциклопедия, репозиторий. В некоторых источниках выявляются различия между ними, в других они используются как синонимы. Для данного уровня рассмотрения для нас эти различия несущественны.

Программные средства БнД. Программные средства БнД представляют собой сложный комплекс, обеспечивающий взаимодействие всех частей информационной системы при ее функционировании (рис. 1.2).

 

Рис. 1.2 Программные средства БнД

Основу программных средств БнД представляет СУБД. В ней можно выделить ядро СУБД, обеспечивающее организацию ввода, обработки и хранения данных, а также другие компоненты, обеспечивающие настройку системы, средства тестирования, утилиты, обеспечивающие выполнение вспомогательных функций, таких, как восстановление баз данных, сбор статистики о функционировании БнД и др. Важной компонентой СУБД являются трансляторы или компиляторы для используемых ею языковых средств.

Подавляющее большинство СУБД работает в среде универсальных операционных систем и взаимодействует с ОС при обработке обращений к БнД. Поэтому можно считать, что ОС также входит в состав БнД.

Для обработки запросов к БД пишутся соответствующие программы, которые представляют прикладное программное обеспечение БнД.

Языковые средства БнД. Языки четвертого поколения создавались по принципу «люди стоят дороже, чем машины». При их проектировании используются следующие принципы.