Успешно изучив это занятие, Вы будете знать:

• понятие и назначение банков данных;

• требования, предъявляемые к банкам данных;

• разновидности банков данных;

• понятие, виды и назначение баз данных;

• какие бывают модели данных;

• виды систем управления базами данных (СУБД).

После изучения данной темы Вы будете уметь:

• анализировать существующие технологи создания банков данных, чтобы в будущем выбрать наиболее применимую технологию для решения практических задач;

• различать существующие виды баз данных.

После изучения материала Вы будете обладать навыками:

• классификации средств, предназначенных для создания баз данных;

• определения (выбора) технологии создания баз данных.

Информационная система

Банк данных

База данных

Автоматизация

Категории пользователей

Доступ к банку данных

Администратор банка данных

Словарь данных, метаинформация, класс объектов

Интегрированные и распределенные БД

Иерархическая, сетевая и реляционная модель данных

Одним из важнейших условий обеспечения эффективного функционирования любой организации является наличие развитой информационной системы.

Информационная система представляет собой систему, реализующую автоматизированный сбор, обработку и манипулирование данными и включающую в себя технические средства обработки данных, программное обеспечение и специалистов предметных областей.

Современной формой информационных систем являются банки данных, которые включают в свой состав вычислительную систему, одну или несколько баз данных (БД), систему управления базами данных (СУБД) и набор прикладных программ (ПП).

Банк данных (БнД) является современной формой организации хранения и доступа к информации.

Прикладные программы (приложения) в составе банков данных служат для обработки данных, вычислений и формирования выходных документов по заданной форме.

Ядром БнД является база данных (БД).

База данных (БД) обеспечивает хранение информации и представляет собой поименованную совокупность данных, организованных по определенным правилам, включающих общие принципы описания, хранения и манипулирования данными.

База данных находится под управлением определенной системы управления базой данных (СУБД), которая представляет собой пакет прикладных программ и совокупность языковых средств обработки данных (ЯОД), предназначенных для создания, сопровождения и использования данных.

Основными функциями банков данных являются:

• хранение данных и их защита;

• изменение (обновление, добавление и удаление) хранимых данных;

• поиск и отбор данных по запросам пользователей;

• обработка данных и вывод результатов.

Классификация банков данных приведена на рис. 16.1.

Использование БнД при правильной его организации позволит:

• обеспечить большую доступность данных для всех категорий сотрудников;

• сократить бумажный документооборот, получать разнообразные по форме и содержанию документы;

• перераспределить функции между сотрудниками, изменить характер выполняемых функций и, как следствие, улучшить всю систему управления предприятием.

В процессе создания и эксплуатации БнД с ним взаимодействуют пользователи разных категорий (рис. 16.2).

Пользователи-параметристы — это пользователи, которые в процессе работы с базой данных могут менять содержание БнД. Другие могут только использовать хранящуюся в БнД информацию.

Терминальные пользователи могут взаимодействовать с БнД как непосредственно, так и через посредников.

Специфические пользователи БнД — сотрудники информационных служб. Часто бывает желательным, чтобы другая информация была для них закрыта.

Администраторы БнД — лица, ответственные за создание БнД и его надежное функционирование, за соблюдение регламента доступа к хранимым данным, за развитие БнД.

В некоторых системах, например, Access, под базой данных (БД) понимают совокупность разных объектов: таблиц, запросов, форм, отчетов, макросов и модулей, т.е. понятие базы данных расширено и включает в себя практически все информационные компоненты, созданные для конкретного приложения. В других системах, в частности в СУБД Paradox, для обозначения подобной совокупности взаимосвязанных объектов используется понятие «семейство».

Поэтому при работе с конкретной системой необходимо, прежде всего, уточнить терминологию, используемую в ней.

Существуют различные классификации баз данных.

1. По форме представления информации:

   • визуальные;

   • аудиосистемы;

   • мультимедиа.

2. По характеру организации данных:

   • неструктурированные;

   • частично структурированные;

   • структурированные.

3. По типу хранимой информации:

   • документальные (библиографические, реферативные и полнотекстовые);

   • документальные без хранения самого исходного документа на машинных носителях;

   • документальные с хранением самого исходного документа на машинных носителях;

   • документальные с хранением полного текста исходного документа на машинных носителях (полнотекстовые);

   • фактографические;

   • лексикографические (различные классификаторы, многоязычные словари, словари основ слов).

   Базы данных форм документов — обладают некоторыми чертами документальных систем (ищется документ, а не информация о конкретном объекте, форма документа имеет название, по которому обычно и осуществляется ее поиск), так и специфическими особенностями (документ ищется не с целью извлечь из него информацию, а с целью использования его в качестве «шаблона»).

   Объектные базы данных организованы как объекты и ссылки к объектам. Объект представляет собой данные и правила, которые оперируют этими данными. Объект включает метод, который является частью определения объекта и запоминается вместе с объектом. В объектных БД данные запоминаются как объекты, классифицированные по типам классов и организованные в иерархическое семейство классов. Класс — коллекция объектов с одинаковыми свойствами. Объекты принадлежат классу. Классы организованы в иерархии.

4. По характеру организации хранения данных и обращения к ним различают:

   • локальные (персональные);

   • общие (интегрированные, централизованные);

   • распределенные базы данных.

5. Экстенсиональные (ЭБД) и интенсиональные (ИБД). Интенсиональная база данных строится с помощью правил, определяющих ее содержание, а не с помощью простого хранения данных в БД, как в случае экстенсиональных БД.

6. БД могут различаться по объему хранимых данных.

7. Структурированные БД по типу используемой модели данных делятся на:

   • иерархические;

   • сетевые;

   • реляционные;

   • смешанные;

   • объектно-ориентированные.

Хранимые в базе данные имеют определенную логическую структуру, т.е. представлены некоторой моделью данных, поддерживаемой СУБД.

Кроме сетевых моделей с равноправными файлами, существуют сетевые модели с разнотипными файлами (рис. 16.3) . В таких моделях различают главные (основные) и зависимые файлы. Вход в структуру возможен только через главные файлы.

Связываться между собой могут только записи разных типов.

Особое место среди структурированных систем занимают системы, построенные на использовании инвертированных файлов. Особенность организации данных в них состоит в том, что собственно хранимые данные и информация о связях отделены друг от друга. Основные данные в этих системах хранятся в файлах, записи которых могут иметь сложную структуру.

Реляционная модель данных (РМД) получила название от английского термина relation — отношение. Ее предложил в 1970-е годы сотрудник фирмы IBM Эдгар Кодд. При соблюдении определенных условий отношение представляется в виде двухмерной таблицы, привычной для человека.

Большинство современных БД являются реляционными.

Достоинствами реляционной модели являются простота, удобство реализации, наличие теоретического обоснования и возможность формирования гибкой системы БД, допускающей настройку при формировании запросов. Реляционная модель данных используется в основном в БД среднего размера. При увеличении числа таблиц в базе данных падает скорость работы с ней (рис. 16.4).

Объектно-ориентированные БД объединяют в себе две модели данных, реляционную и сетевую, и используются при создании крупных БД со сложными структурами данных

Существуют различные классификации СУДБ.

1. По языкам общения:

   • открытые — это системы, в которых для обращения к базам данных используются универсальные языки программирования;

   • замкнутые — имеют собственные языки общения с пользователями БД;

   • смешанные.

2. По числу уровней в архитектуре:

   • одноуровневые;

   • двухуровневые;

   • трехуровневые системы.

В принципе возможно выделение и большего числа уровней.

3. По выполняемым функциям:

   • информационные — позволяют организовать хранение информации и доступ к ней. Для выполнения более сложной обработки необходимо писать специальные программы;

   • операционные — выполняют достаточно сложную обработку, например, автоматически позволяют получать агрегированные показатели, не хранящиеся непосредственно в базе данных, могут изменять алгоритмы обработки и т.д.

4. По сфере возможного применения:

   • универсальные;

   • специализированные (обычно проблемно-ориентированные СУБД).

   Системы объектно-ориентированных баз данных (СООБД) обладают достаточно мощными выразительными возможностями, чтобы непосредственно моделировать сложные объекты.

5. По мощности:

   • настольные — сравнительно невысокие требования к техническим средствам, ориентация на конечного пользователя, низкая стоимость;

   • корпоративные — обеспечивают работу в распределенной среде, высокую производительность, поддержку коллективной работы при разработке систем, имеют развитые средства администрирования и более широкие возможности поддержания целостности.

   Наиболее известными из корпоративных СУБД являются Oracle, Informix, Sybase, MS SQL Server, Progress и некоторые другие.

   Наблюдается связь между классом СУБД и используемой операционной системой.

6. По ориентированности на преобладающую категорию пользователей:

   • СУБД для разработчиков — должны иметь качественные компиляторы и позволять создавать «отчуждаемые» программные продукты, обладать развитыми средствами отладки, включать средства документирования проекта и обладать другими возможностями, позволяющими создавать эффективные сложные системы;

   • СУБД для конечных пользователей — должны иметь удобный интерфейс, высокий уровень языковых средств, наличие интеллектуальных модулей подсказок, повышенную защиту от непреднамеренных ошибок («защита от дурака») и т.п.

Практически это можно использовать так.

Банки данных (БД) уже являются неотъемлемой частью современного мира. Огромное количество организаций использует эту структуру своей информационной системы — от транснациональных корпораций до продуктовых магазинов соседнем доме. Банки данных используют ввиду их преимуществ перед традиционными средствами хранения информации:

• полнота хранимой в БД информации и компактность большого объема данных (пример с ситуацией в отделе кадров);

• оперативность получения необходимой информации из БД (быстрая реакция системы на запросы, любые расстояния);

• возможность различного анализа данных (т.е. информация может не просто храниться в БД, но и быть проанализирована на предмет выявления новых данных, закономерностей, на основе которых принимают решения) и много других.

База данных обеспечивает хранение информации и представляет собой поименованную совокупность данных, организованных по определенным правилам, включающих общие принципы описания, хранения и манипулирования данными.

База данных находится под управлением определенной системы управления базой данных (СУБД).

В базах данных могут храниться различные виды данных. Хранение этих данных, как правило, осуществляется по определенной модели (системе): иерархической, сетевой, реляционной и объектно-ориентированной. Самой распространенной является реляционная модель данных, благодаря простоте, удобству и понятности организации хранения данных.

Все СУБД разделяются на виды. В зависимости от поставленных задач необходимо выбрать ту, которая наиболее удовлетворяет интересам организации и запросам пользователей.

Выполните задания к теме 16 в тетради-практикуме.