Концепция баз данных
Термин «база данных» (БД) начал применяться с 1963 г. и записывался на английском языке как «database». По мере развития вычислительной техники, эти два слова были объединены в одно (database). Основной смысл, вкладываемый в термин «база данных», – это база информационной системы, инструментом обработки данных в которой является ЭВМ. Информационная база ил и база данных представляет собой совокупность данных, предназначенных для совместного применения. Термином база данных (database) в соответствии с принятой традицией обозначают набор данных, находящийся под контролем СУБД [13]. Одним из разработчиков теории баз данных Инглисом (R. Engles) в 1972 г. дано следующее рабочее определение: база данных представляет собой совокупность хранимых операционных данных, используемых прикладными системами некоторого предприятия. Другой классик теории баз данных К. Дейт в своих работах дает более предметное определение базы данных, как совокупности данных, хранящихся во вторичной памяти ЭВМ (на дисках). Одновременно российские разработчики теории баз данных предложили понимать под термином «база данных» даталогическое представление информационной модели предметной области. Это наиболее абстрактное и емкое определение. Государственным комитетом по науке и технике (ГКНТ) в 1982 г. был принят ряд документов, определяющих базу данных как именованную совокупность данных, отражающую состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области. Таким образом, единого мнения по поводу определения термина «база данных» пока не существует. На основе анализа существующих определений и истории развития данной науки в дальнейшем будем пользоваться следующими определениями. Базы данных – множество взаимосвязанных единиц данных, которые могут обрабатываться одной или несколькими прикладными системами. База данных – это совместно используемый набор логически связанных данных (и описание этих данных), предназначенный для удовлетворения информационных потребностей организации [5]. База данных – это объект управления в банке данных. База данных описывает состояние объектов предметной области на определенный момент времени совокупностью предложений на некотором формализованном языке. При этом определяются значения всех факторов на данный момент в виде совокупности взаимосвязанных хранящихся вместе данных. Особенностью базы данных является то, что она рассчитана на использование при создании различных независимых программ и приложений. В этом основное отличие базы данных от обычных файлов данных – они используется только в конкретно разработанном для них приложении. Преимуществами базы данных являются наличие метаданных, поддержка целостности базы данных, одновременный доступ к данным нескольких пользователей, ориентированные на пользователя запросы и отчеты. Назначение базы данных: • представление сложных структур информации, когда объектом хранения являются не только данные, но описания структур данных; • сокращение дублирования информации; • независимость прикладных программ от изменений описаний данных и наоборот; • сокращение затрат на обслуживание базы данных; • интеграция данных (множество пользователей и прикладных программ). Характеристики баз данных и потоков данных: • объем данных в логических и физических единицах; • потоки данных в единицу времени; • оперативность поступления данных; • полнота базы данных в %; • качество (достоверность) данных – вероятность ошибки (управление 10-4 10-5, планирование – 10-5, статистика – 10-5, бухучет – 10-6 -10- 7); • обеспечение вероятности ошибок выше, чем 10-4 требует увеличения капитальных и эксплуатационных затрат до 50%, времени программирования до 50%, времени работы программ, персонала.
Активная деятельность по отысканию приемлемых способов обобществления непрерывно растущего объема информации привела к созданию в начале 60-х годов специальных программных комплексов, называемых «Системы управления базами данных» (СУБД – Database Management System – DBMS). Система управления базами данных (СУБД) состоит из языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и эксплуатации баз данных. СУБД – это программное обеспечение, которое взаимодействует с прикладными программами пользователя и базой данных и обладает перечисленными ниже возможностями [5]: • Позволяет создать базу данных, что обычно осуществляется с помощью языка определения данных (DDL – Data Definition Language). Язык DDL предоставляет пользователям средства указания типа данных и их структуры, а также средства задания ограничений для информации, хранимой в базе данных. • Позволяет вставлять, обновлять, удалять и извлекать информацию из базы данных, что обычно осуществляется с помощью языка манипулирования данными (DML – Data Manipulation Language). Наличие централизованного хранилища всех данных и их описаний позволяет использовать язык DML как общий инструмент организации запросов, который иногда называют языком запросов (query language). Наличие языка запросов позволяет устранить присущие файловым системам ограничения, при которых пользователям приходится иметь дело только с фиксированным набором запросов или постоянно возрастающим количеством программ, что порождает другие, более сложные проблемы управления программным обеспечением. Наиболее распространенным типом непроцедурного языка является язык структурированных запросов (Structured Query Language – SQL), который в настоящее время определяется специальным стандартом и фактически является обязательным языком для любых реляционных СУБД. (SQL произносится либо по буквам «S-Q-L», либо как мнемоническое имя «See-Quel».) • Предоставляет контролируемый доступ к базе данных с помощью перечисленных ниже средств: - системы обеспечения защиты, предотвращающей несанкционированный доступ к базе данных со стороны пользователей; - системы поддержки целостности данных, обеспечивающей непротиворечивое состояние хранимых данных; - системы управления параллельной работой приложений, контролирующей процессы их совместного доступа к базе данных; - системы восстановления, позволяющей восстановить базу данных до предыдущего непротиворечивого состояния, нарушенного в результате сбоя аппаратного или программного обеспечения; - доступного пользователям каталога, содержащего описание хранимой в базе данных информации. Другими словами, система управления базами данных (СУБД) – это программная система для централизованного управления данными, хранимыми в базе данных, и их поддержания в состоянии, соответствующем предметной области. С функцией обработки данных тесно связано управление транзакциями. Транзакция – это последовательность операций над БД, рассматриваемых СУБД как единое целое. В процессе функционирования СУБД транзакция либо успешно выполняется и СУБД фиксирует (commit) изменения БД, произведенные ей во внешней памяти, либо ни одно из этих изменений никак не отражается на состоянии БД. При помощи транзакций поддерживается логическая целостность базы данных за счет объединения элементарных операций над разными файлами в одну транзакцию. Данные, хранящиеся в базе данных, представляют собой некоторый факт ил и совокупность фактов, с помощью которых описывается конкретная предметная область и на которых базируется последующий вывод или принимаемые решения. Пусть, например, требуется хранить характеристики проходческих комбайнов и ряд других данных, связанных с организацией базы данных (БД «Проходка»). Используя для этого одну из современных «русифицированных» СУБД, можно подготовить следующее описание характеристик проходческих комбайнов:
СОЗДАТЬ ТАБЛИЦУ Проходческие_комбайны Тип_комбайна Текст (8) Страна_изготовитель Текст (8) Прочность_пород Целое Сумманая_мощность Целое Номинальная_мощность Целое Высота_по_корпусу Целое Масса Целое
и ввести его вместе с данными в БД "Проходка". Язык запросов СУБД позволяет обращаться за данными как из программ, так и с терминалов. Сформировав запрос
ВЫБРАТЬ Тип_комбайна ИЗ ТАБЛИЦЫ Проходческие_комбайны ГДЕ Страна_изготовитель = 'Россия' И Прочность_пород > 70;
получим характеристику комбайна КП20Б, а по запросу
ВЫБРАТЬ Тип_комбайна ИЗ ТАБЛИЦЫ Проходческие_комбайны ГДЕ Масса < 36 И Высота_по_корпусу < 1550;
получим характеристики всех проходческих комбайнов, масса которых не превышает 36 тонн, а высота по корпусу меньше 1550 мм. В данном случае это комбайны КПД(Украина), 1ГПКС(Россия), и КП20Б(Россия).
|
