Организация системы управления БД


Автоматизация обработки информации в системах управления базами данных (СУБД)

Состав информационного обеспечения

Информационное обеспечение – совокупность методов и средства отбора, классификации, хранения, поиска, обновления и обработки информации. Данные информационного обеспечения могут быть представлены в виде документов на различных носителях и могут содержать сведения справочного характера о моделях, материалах, оборудовании, типовых проектных решениях и т.п. При этом данные, являющиеся результатом одного процесса преобразования, могут быть исходными для другого. ИО – совокупность информационного фонда и средств его ведения.

Выделяют внемашинное и внутримашинное обеспечение. К внемашинным относятся системы классификации и кодирования, методические материалы на проектирование, массивы нормативно-справочной документации.

Внутримашинное обеспечение включает банк данных, массивы базы данных и комплекса программ для записи, хранения и поиска информации.

Основная задача информационного обеспечения – надёжное и своевременное поступление всей необходимой информации для решения задач системы при минимальном времени ожидания и наименьших затратах на создание и эксплуатацию.

Автоматизация обработки информации требует построения рациональных потоков информации, формализации её представления, создания специальных методов организации и обработки данных.

 

Автоматизацию информационного процесса обеспечивают инструментальные (аппаратные и программные) средства информационных технологий. Также важным элементом компьютерных технологий является формат данных, подлежащих обработке.

Решение экономических, управленческих и статистических задач предприятия предполагает проведение вычислений с большим количеством данных, причем результаты работы одних про­грамм являются исходными данными для других. Например в ИС предприятия сведения о сотрудниках обрабатывают программы автоматизации деятельности отдела кадров, бухгалтерии, производственных подразделений и др., однако этим под­разделениям требуются хотя и совпадающие в значительной части, но разные сведения.

Создание автоматизированных ИС предприятия потребовало выделить систему работы с данными в отдельную структуру.

 

 

Под базой данных (БД) понимают организованную структуру, предназначенную для хранения информации. Описание данных и структуры их взаимосвязей между собой хранится в самой БД в электронном виде, это позволяет унифицировать процесс обработки данных в различных БД.

По технологии хранения данных БД делятся на централизованные, размещающиеся в памяти одной вычислительной системы, и распределенные, состоящие из нескольких частей и храни­мые на различных компьютерах.

В операционных системах специальных средств для создания и обработки баз данных, как правило, не предусматривается. Поэтому необходим комплекс программ, которые бы обеспечи­вали автоматизацию всех операций, связанных с решением этих задач. Такой комплекс программ, получивший название системы управления базами данных (СУБД), представляет собой приклад­ное программное обеспечение, расширяющее возможности опе­рационной системы по обработке баз данных.

Система управления базами данных — это наиболее распространенное и эффективное универсальное программное средство, предназначенное для организации и ведения логически взаимосвязанных данных на машинном носителе, а также обеспечиваю­щее доступ к данным.

Основной составной частью СУБД является ее ядро — управляющая программа для автоматизации всех процессов, связан­ных с обращением к базам данных. После запуска СУБД ее ядро постоянно находится в основной памяти и организует обработку данных, управляет очередностью выполнения операций, взаимо­действует с прикладным программным обеспечением и операци­ной системой, контролирует завершение операций доступа К БД. Важнейшей функцией ядра является организация парал­лельного выполнения запросов.

По способу доступа к данным БД различают системы файл — сервер и клиент — сервер.

В системе файл — сервер одна из вычислительных машин слу­жит совместно используемым хранилищем централизованной базы данных, а доступ к базе осуществляется с других машин, которые носят название рабочих станций. Файлы базы данных передаются на рабочие станции, где производится их обработка.

Для этой архитектуры характерен коллективный доступ к об­щей базе данных на файловом сервере. Запрошенные данные транспортируются с файлового сервера на рабочие станции, где их обработка выполняется средствами СУБД.

В системе клиент—сервер, кроме хранения базы данных, на центральную машину ложатся и функции обработки данных, а на клиентских машинах выполняется только представление инфор­мации. Запрос на обработку данных выдается клиентом и пере­дается по сети на сервер баз данных, где осуществляется поиск. Обработанные данные транспортируются по сети от сервера к клиенту.

Для описания данных используются различные способы, на­зываемые моделями данных. Информационно-логическая (инфо­логическая) модель является логическим представлением взаимосвязей объектов базы данных. Известны три разновидности инфологических моделей:

• иерархическая;

• сетевая;

• реляционная.

Иерархическая модель данных основана на графическом способе связей данных, и схема взаимосвязей объектов имеет вид по перевернутого дерева. Каждому элементу соответствует только одна связь от элемента более высокого уровня. Поиск данных происходит по одной из ветвей дерева.

Достоинства СУБД иерархической модели — простота и быстродействие. Правда, если структура данных оказывалась сложнее, чем обычная иерархия, то простота структуры иерархической базы становилась ее недостатком.

В связи с этим для таких задач, как обработка заказов, быларазработана новая сетевая модель данных. Она стала улучшенной иерархической моделью.

В сетевой модели данных каждый элемент может иметь более одного порождающего элемента, а графическое представление модели очень напоминает сеть. Она допускает усложнение «дерева» без ограничения количества связей, входящих в его вершину.

К достоинствам сетевых баз данных можно отнести гибкость, стандартизацию и быстродействие.

Но и иерархические, и сетевые базы данных были очень жесткими, наборы отношений и структуру записей приходилось задавать наперед, а изменение структуры базы данных обычно означало перестройку всей базы. Ко всему прочему, они были инструментами программистов. Чтобы получить ответ на во­прос типа: «Какой товар наиболее часто заказывает компания X?» — программисту приходилось писать программу для на­вигации по базе данных. Реализация пользовательских запросов часто затягивалась на недели и месяцы, и к моменту появления запрошенной информации она нередко уже оказывалась бесполезной.

Недостатки иерархической и сетевой моделей привели к появлению новой, реляционной, модели. Реляционная модель была попыткой упростить структуру базы данных, и теперь все данные стали представляться в виде простых таблиц, разбитых на строки и столбцы.

Реляционной называется база данных, в которой все данные, доступные пользователю, организованы в виде таблиц, а все операции над данными сводятся к операциям над этими таблицами. Этот термин образован от английского слова relation, что перево­дится как «отношение».

В реляционной базе данных информация организована в виде таблиц, разделенных на строки и столбцы, на пересечении кото­рых содержатся значения данных. У каждой таблицы имеется свое уникальное имя, описывающее ее содержание.

Строки реляционной таблицы являются записями и хранят ин­формацию об одном экземпляре объекта данных, представленного в таблице. Одинаковых записей в таблице не должно быть. Основное требование к реляционной базе данных состоит в том, что значения полей (столбцов таблицы) должны быть элементар­ной и неделимой информационной единицей, что создает возможность применять в целях обработки информации математи­ческий аппарат реляционной алгебры. Наиболее популярны peляционные СУБД dBase, FoxBase, FoxPro, Clarion, Paradox, Oracle, Access и др.

 

Студент   Успеваемость
№ з/к ФИО Дата рожд   № з/к группа предмет Оценка
Занин   Э-21 Эконом
Манин   Э-22 Информ
панин   Э-21 эконом

 

 

Схема реляционной базы, содержащая сведения о студентах и ИХ успеваемости, приведена на рис. База данных состоит из двух таблиц: «Студент» и «Успеваемость», имеющих общий столбец с именем «Номер зачетной книжки». Он выполняет функцию однозначной идентификации студента. Наличие в двух таблицах одноименного столбца приводит к возникновению связи между этими таблицами. Такая связь необходима для получения ответов на запросы, требующие привлечения данных из нескольких таблиц.

Поле (столбец таблицы) — элементарная единица логической организации данных. Каждое поле таблицы имеет уникальное имя, при этом каждое из полей однородно, т. е. данные в нем имеют одинаковые тип и длину. Для описания поля используют имя и тип данных.

Поле, значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется ключевым полем. Если ключевое поле одно, то это простой ключ; если ключевых полей несколько, то ключ называется составным.

Поля можно связывать, если ключевые поля таблиц имеют одинаковые свойства (тип и размер).

Запись — это совокупность значений связанных элементов данных. Экземпляр записи — это отдельная строка таблицы, содержащая конкретные значения ее полей. Таблица базы данных это совокупность экземпляров записей одной структуры. Описание структуры базы данных содержит перечень полей записи и их основные характеристики.