Системы управления базами данных

Содержание 
 
 

Введение………………………………………………………………………….3

1. Общая характеристика систем управления базами данных………….5
2. Классификации СУБД……………………………………………………9
3. Функции СУБД……………………………………………………………16
4. Программное обеспечение для создания систем управления базами данных…………………………………………………………………….22
5. Проектирование баз данных…………………………………………...24

Заключение……………………………………………………………………...30

Список  литературы……………………………………………………….…….31  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

    Современная жизнь немыслима без эффективного управления. Важной категорией являются системы обработки информации, от которых во многом зависит эффективность работы любого предприятия ли учреждения. Такая система должна:

• обеспечивать получение общих и/или детализированных отчетов по итогам работы;
• позволять легко определять тенденции изменения важнейших показателей;
• обеспечивать получение информации, критической по времени, без существенных задержек;
• выполнять точный и полный анализ данных.

    Современные системы управления базами данных (СУБД) в основном являются приложениями Windows, так как данная среда позволяет более полно использовать возможности персональной ЭВМ, нежели среда DOS. Снижение стоимости высокопроизводительных ПК обусловил не только широкий переход к среде Windows, где разработчик программного обеспечения может в меньше степени заботиться о распределении ресурсов, но также сделал программное обеспечение ПК в целом и СУБД в частности менее критичными к аппаратным ресурсам ЭВМ.

    Среди наиболее ярких представителей систем управления базами данных можно отметить: Lotus Approach, Microsoft Access, Borland dBase, Borland Paradox, Microsoft Visual FoxPro, Microsoft Visual Basic, а также баз данных Microsoft SQL Server и Oracle, используемые в приложениях, построенных по технологии «клиент-сервер». Фактически, у любой современной СУБД существует аналог, выпускаемый другой компанией, имеющий аналогичную область применения и возможности, любое приложение способно работать со многими форматами представления данных, осуществлять экспорт и импорт данных благодаря наличию большого числа конвертеров. Общепринятыми, также, являются технологии, позволяющие использовать возможности других приложений, например, текстовых процессоров, пакетов построения графиков и т.п., и встроенные версии языков высокого уровня (чаще – диалекты SQL и/или VBA) и средства визуального программирования интерфейсов разрабатываемых приложений. Поэтому уже не имеет существенного значения на каком языке и на основе какого пакета написано конкретное приложение, и какой формат данных в нем используется. Более того, стандартом «де-факто» стала «быстрая разработка приложений» или RAD (от английского Rapid Application Development), основанная на широко декларируемом в литературе «открытом подходе», то есть необходимость и возможность использования различных прикладных программ и технологий для разработки более гибких и мощных систем обработки данных. Поэтому в одном ряду с «классическими» СУБД все чаще упоминаются языки программирования Visual Basic 4.0 и Visual C++, которые позволяют быстро создавать необходимые компоненты приложений, критичные по скорости работы, которые трудно, а иногда невозможно разработать средствами «классических» СУБД. Современный подход к управлению базами данных подразумевает также широкое использование технологии «клиент-сервер».

    Таким образом, на сегодняшний день разработчик не связан рамками какого-либо конкретного пакета, а в зависимости от поставленной задачи может использовать самые разные приложения. Поэтому, более важным представляется общее направление развития СУБД и других средств разработки приложений в настоящее время. 
 
 
 
 

1. Общая характеристика систем управления базами данных

 

   Цель  любой информационной системы –  обработка данных об объектах реального  мира. Основные идеи современной информационной технологии базируются на концепции баз данных (БД).

    База  данных (БД) - это поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области.

    Согласно  данной концепции основой информационной технологии являются данные, организованные в БД, адекватно отражающие реалии действительности в той или иной предметной области и обеспечивающие пользователя актуальной информацией в соответствующей предметной области. Под предметной областью принято понимать часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления и, в конечном счете, автоматизации, например, предприятие, ВУЗ и т.д.

    Первые  БД появились уже на заре 1-го поколения ЭВМ представляя собой отдельные файлы данных или их простые coвокупности.

    Создавая  базу данных, пользователь стремится  упорядочить информацию по различным признакам и быстро извлекать выборку с произвольным сочетанием признаков. Сделать это возможно, только если данные структурированы.

    Структурирование - это введение соглашений о способах представления данных.

    Неструктурированными называют данные, записанные, например, в текстовом файле.

    Пользователями  базы данных могут быть различные  прикладные программы, программные комплексы, а также специалисты предметной области, выступающие в роли потребителей или источников данных, называемые конечными пользователями.

    Понятие базы данных тесно связано с такими понятиями структурных элементов, как поле, запись, файл (таблица).

    Поле - элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации - реквизиту. Для описания поля используются следующие характеристики:

• имя, например. Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения;
• тип, например, символьный, числовой, календарный;
• длина, например, 15 байт, причем будет определяться максимально возможным количеством символов;
• точность для числовых данных, например два десятичных знака для отображения дробной части числа.

    Запись - совокупность логически связанных полей. Экземпляр записи — отдельная реализация записи, содержащая конкретные значения ее полей.

    Файл (таблица) - совокупность экземпляров записей одной структуры.

    В структуре записи файла указываются  поля, значения которых являются ключами первичными (ПК), которые идентифицируют экземпляр записи, и вторичными (ВК), которые выполняют роль поисковых или группировочных признаков (по значению вторичного ключа можно найти несколько записей).

    По  мере увеличения объемов и структурной  сложности хранимой информации, а также расширения круга потребителей информации, определилась необходимость создания удобных и эффективных систем интеграции хранимых данных и управления ими. Теперь создание базы данных, ее поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляются централизованно с помощью специального программного инструментария - системы управления базами данных (СУБД).

    Система управления базами данных (СУБД) - это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.

    Первые  СУБД, поддерживающие opганизацию и ведение БД, появились в конце 60-х годов.

    Использование СУБД обеспечивает лучшее управление данными, более совершенную организацию  файлов и более простое обращение  к ним по сравнению с обычными способами хранения информации.

     Основные  требования к СУБД:

     1.Непротиворечивость данных. Не должно быть такой ситуации, когда заказывается отсутствующий на складе товар или в результате ошибки ввода информация о покупателе в заказе не соответствует данным картотеки покупателей. Такое требование называется требованием целостности. Целостность базы данных подразумевает поддержание полной, непротиворечивой и адекватно отражающей предметную область информации.

     С требованием целостности связано  понятие транзакции.

     Транзакция-это  последовательность операций над БД, рассматриваемых как единое целое (то есть или все, или ничего)

     2. Актуальность хранимых данных. В любой момент времени информация, содержащая в БД, должна быть своевременной.

     3. Многоаспектное использование данных – поступление информации из различных источников в единую БД и возможность её использования любым отделом предприятия в соответствии с правами доступа и функциями.

     4. Возможность модификации системы – возможность ее расширения и модификации данных, а также дополнение новыми функциями без ущерба для системы в целом.

     5. Надежность – целостность БД не должна нарушаться при технических сбоях.

     6. Скорость доступа - обеспечение быстрого доступа к требуемой информации.

     СУБД  осуществляют взаимодействие между  БД и пользователями системы, а также  между БД и прикладными программами, реализующими определенные функции обработки данных.

     СУБД  обеспечивают надежное хранение больших  объемов данных сложной структуры  во внешней памяти компьютера и эффективный  доступ к ним.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Классификации СУБД

 

Рассмотрим  ряд классификационных признаков, относящихся к СУБД.

1. По типу управляемой базы данных СУБД разделяются на:

1. Иерархические СУБД  - поддерживают древовидную организацию информации. Связи между записями выражаются в виде отношений предок/потомок, а у каждой записи есть ровно одна родительская запись. Это помогает поддерживать ссылочную целостность. Когда запись удаляется из дерева, все ее потомки также должны быть удалены.

 Иерархические  базы данных имеют централизованную  структуру, т.е. безопасность данных легко контролировать. К сожалению, определенные знания о физическом порядке хранения записей все же необходимы, так как отношения предок/потомок реализуются в виде физических указателей из одной записи на другую. Это означает, что поиск записи осуществляется методом прямого обхода дерева. Записи, расположенные в одной половине дерева, ищутся быстрее, чем в другой.

 Отсюда  следует необходимость правильно  упорядочивать записи, чтобы время  их поиска было минимальным.  Это трудно, так как не все отношения, существующие в реальном мире, можно выразить в иерархической базе данных. Отношения "один комногим" являются естественными, но практически невозможно описать отношения "многие ко многим" или ситуации, когда запись имеет несколько предков. До тех пор пока в приложениях будут кодироваться сведения о физической структуре данных, любые изменения этой структуры будут грозить перекомпиляцией.

2. Сетевые СУБД  - Сетевая модель расширяет иерархическую модель СУБД, позволяя группировать связи между записями в множества. С логической точки зрения связь — это не сама запись. Связи лишь выражают отношения между записями. Как и в иерархической модели, связи ведут от родительской записи к дочерней, но на этот раз поддерживается множественное наследование.

 Следуя спецификации CODASYL, сетевая модель поддерживает DDL (Data Definition Language — язык определения данных) и DML (Data Manipulation Language — язык обработки данных). Это специальные языки, предназначенные для определения структуры базы данных и составления запросов. Несмотря на их наличие программист по-прежнему должен знать структуру базы данных.

В сетевой  модели допускаются отношения "многие ко многим", а записи не зависят  друг от друга. При удалении записи удаляются и все ее связи, но не сами связанные записи.

В сетевой  модели требуется, чтобы связи устанавливались  между существующими записями во избежание дублирования и искажения  целостности. Данные можно изолировать  в соответствующих таблицах и  связать с записями в других таблицах.

Программисту  не нужно, при проектировании СУБД, заботиться о том, как организуется физическое хранение данных на диске. Это ослабляет зависимость приложений и данных. Но в с етевой модели требуется, чтобы программист помнил структуру данных при формировании запросов.

Оптимальную структуру базы данных сложно сформировать, а готовую структуру трудно менять. Если вид таблицы претерпевает изменения, все отношения с другими таблицами должны быть установлены заново, чтобы не нарушилась целостность данных. Сложность подобной задачи приводит к тому, что программисты зачастую отменяют некоторые ограничения целостности ради упрощения приложений.

3. Реляционные СУБД  - В сравнении с рассмотренными выше моделями реляционная модель требует от сервера СУБД гораздо более высокого уровня сложности. В ней делается попытка избавить программиста от выполнения рутинных операций по управлению данными, столь характерных для иерархической и сетевой моделей.