Тема 1. Роль и место баз данных в автоматизированных информационных системах

Можно утверждать, что появление баз данных стало одним из важнейших достижений в области программного обеспечения. Базы данных лежат в основе автоматизированных информационных систем (АИС).

Использование вычислительной техники (ВТ) обычно связывают с двумя направлениями [9]: первое – для выполнения трудоемких численных расчетов, которые почти невозможно выполнить вручную, второе – для обработки больших объемов информации. Первое направление в начале развития ВТ было, по существу, единственным. Характерной особенностью этого направления является наличие сложных алгоритмов обработки, которые применяются к простым по структуре данным, объем которых сравнительно невелик. Второе направление по времени появилось позже, что объясняется техническими трудностями и несовершенством носителей данных: медлительностью одних и малой емкостью других. Эти ограничения не являлись слишком существенными для чисто численных расчетов, но препятствовали реализации задач обработки и хранения больших объемов данных. Возросшие возможности компьютеров по хранению информации в конце шестидесятых годов двадцатого века привели к развитию технологий информационных систем, где требуется быстрый доступ к большому объему информации.

Автоматизированные информационные системы (АИС) – программно-аппаратные комплексы, обеспечивающие надежное хранение информации в памяти ЭВМ, выполнение специфических для решаемой задачи преобразований информации и вычислений и удобный для пользователя интерфейс.

Активное создание и внедрение АИС началось в то время, когда человечество подошло к ситуации, в которой потоки информации возросли настолько, что все населяющие Землю люди, уже не могли справиться с ее обработкой.

Второй причиной появления автоматизированных систем явилось противоречие между своевременностью и достоверностью информации. Чтобы выработать управляющее воздействие на объект, надо собрать о нем информацию i₀. В момент начала сбора информации t₀ объект находится в состоянии s₀, но к моменту t₁, когда сбор информации закончится, он будет находиться в состоянии s₁, и информация i₀ уже не будет достоверна.

Первые автоматизированные системы разрабатывались на основе позадачного метода. Выбирались очевидные, легко формализуемые задачи, автоматизация которых давала эффект немедленно (кадры, расчет заработной платы, снабжение). Для каждой задачи создавался свой блок данных и своя прикладная программа, решающая эту задачу с максимальной эффективностью. Прикладные программы содержали как описания данных, так и алгоритмы манипулирования ими: поиска, добавления, удаления и тому подобное. При этом, с одной стороны, изменение в организации данных приводило к необходимости изменения программ, в которых они описывались, а с другой — все прикладные программы содержали практически идентичные алгоритмы манипулирования данными. Кроме того, разные задачи, например задача расчета заработной платы и задача управления кадрами, могли содержать одинаковые данные о сотрудниках, что приводило к необходимости контролировать соответствие данных в обеих задачах и при изменении данных в одной задаче, требовалась соответствующая их корректировка в другой.

Положение изменилось, когда были сформулированы требования к организации хранения и обработки данных в автоматизированных системах.

Суть этих требований сводилась к двум положениям:

1 Данные должны накапливаться и храниться централизованно, создавая динамически обновляемую модель предметной области.

2 Данные должны быть максимально независимы от программ их обработки.

Выполнение этих требований привело к созданию для всех решаемых в рамках АИС задач единой базы данных (БД) и к разработке управляющей программы, предназначенной для управления этими данными — системы управления базой данных (СУБД).

 

Примеры разработанных и используемых АИС:

1. В супермаркете, когда кассир считывает с покупок штрих-код для поиска цены данного предмета в базе данных всех товаров.

2. В туристическом агентстве сотрудник по запросу просматривает базы данных со сведениями об имеющихся путевках и расписании полетов. При бронировании какой-либо пу­тевки система баз данных должна выполнить все необходимые для этого действия.

3. В библиотеке обращение к базе данных, содержащей сведения о книгах, позволяет найти книгу (книги), составить заявку на бронирование и т.д.

4. В страховых компа­ниях (информация о застрахованных, данные полисов и пр.)

5. В вузе - база данных с информацией о студентах, результатах сдачи различных экзаменов.

 

Однозначного определения базы данных нет. В письменных источниках трактовки этого понятия различаются в зависимости от подхода и контекста, в котором они даются. Кроме того, понятие изменялось во времени вместе с развитием самого предмета. Приведем несколько вариантов.

К.Дж. Дейт (C.J. Date) — один из наиболее уважаемых во всем мире экспертов и мыслителей в области технологии баз данных, независимый публицист, лектор, ученый и консультант, специализирующийся на технологии реляционных баз данных, 80-е гг. XX столетия: «База данных состоит из совокупности устойчивых (персистентных) данных, которые используются прикладными системами некоторого определенного предприятия. В сущности база данных есть не что иное, как автоматизированная система учета и обработки записей».

База данных (БД) представляет собой совокупность структурированных данных, хранимых в памяти вычислительной системы и отображающих состояние объектов и их взаимосвязей в рассматриваемой предметной области [17].

База данных есть совокупность взаимосвязанных хранящихся вместе с отношениями между ними устойчивых данных при наличии такой минимальной избыточности, которая допускает их независимое использование оптимальным образом для одного или нескольких приложений; при этом данные хранятся в таком виде, чтобы они были независимы от программ, использующих эти данные; для добавления новых или модификации существующих данных, а также для поиска данных в базе данных применяется общий управляемый способ; данные, хранящиеся в базе данных должны удовлетворять заданным явно или неявно условиям целостности и устойчивости данных; всем этим предполагается автоматизированная поддержка такой базы данных со стороны специальной системы управления базами данных [3].

База данных (БД) — это совокупность взаимосвязанных данных, хранящихся совместно во внешней памяти ЭВМ и используемых, как правило, более, чем одной программой или пользователем, и управляемых специальной системой управления базами данных (СУБД).

Как следует из определений, понятие БД тесно связано, а порою не различается, с понятием СУБД, которая представляет собой программный комплекс для организации, ведения и использования БД. Основное назначение СУБД —предоставление пользователям БД средств доступа к данным в абстрактных терминах, не связанных со способом их хранения в ЭВМ.

Система управления базами данных (СУБД) — это комплекс языковых и программных средств, предназначенный для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.

Упрощенное и несколько устаревшее название СУБД – метод доступа (МД):

СУБД = БД + МД

Наиболее полный вариант СУБД включает следующие компоненты:

- среда пользователя, дающая возможность непосредственного управления данными с клавиатуры;

- алгоритмический язык для программирования прикладных программных систем обработки данных, позволяющий отлаживать программы (интерпретатор);

- компилятор для создания независимого пакета программ в виде набора exe-файлов;

- программы-утилиты для быстрого программирования типичных операций (генераторы таблиц, форм, отчетов, экранов, меню и тому подобное.).

СУБД классифицируются по различным основаниям:

- тип модели данных (сетевые, иерархические, реляционные, объектно-ориентированные, смешанные и мультимодельные [1]);

- технология (файл-серверные, клиент-серверные, распределенные);

- местоположение отдельных частей (локальные и сетевые).