Навигация
Организация данных во внутримашинной сфере
27845
знаков
0
таблиц
7
изображений
3. Организация данных во внутримашинной сфере
Существует два уровня организации данных во внутримашинной сфере - логический и физический. Физическая организация данных определяет способ размещения информации непосредственно на машинных носителях и выполняется программными инструментариями автоматически (без участия человека). Разработчики внутримашинной информационной базы АСУ оперируют в программах только представ-лениями о логической организации данных, которая определяется видом модели данных. Под моделью данных понимается совокупность взаимосвязанных структур данных и операций над этими структурами.
Вид модели и используемые в ней типы структур данных во многом предопределяют выбор системы управления базами данных или языка программирования, на котором создается прикладная программа обработки данных. Следует отметить, что для размещения одной и той же информации во внутримашинной сфере могут быть использованы различные структуры и модели данных. Их выбор возлагается на разработчиков информационной базы АСУ и зависит от многих факторов, в том числе от имеющегося технического и программного обеспечения, объемов информации, сложности задач АСУ.
В ряде случаев при организации данных во внутримашинной сфере применяют файловую модель. При такой модели внутримашинная информационная база представляет собой множество не связанных между собой файлов из однотипных записей с одноуровневой структурой (рис. 4). Запись является основной структурной единицей обработки данных и состоит из фиксированного набора (кортежа) полей, каждое из которых представляет собой элементарную единицу логической организации данных. Структура записи определяется составом и последовательностью входящих в нее полей.
Каждому экземпляру записи, как правило, в соответствие, ставятся один или два ключа записи: первичный (уникальный) и вторичный ключ. Первичный ключ - это одно или несколько полей, однозначно идентифицирующих запись. В случае, если первичный ключ состоит из одного поля, он называется простым, если из нескольких полей - составным ключом. Вторичный ключ, в отличие от первичного, - это такое поле, значение которого может повторяться в нескольких записях файла, то есть он не является уникальным. Если по значению первичного ключа может быть найден один единственный экземпляр записи, то по вторичному - несколько.
Для ускорения доступа к записям файла выполняется процедура индексирования, результатом которой является создание дополнитель-ного индексного файла, содержащего в упорядоченном виде все значения ключей файла данных. Для каждого значения ключа в индексном файле содержится указатель на соответствующую запись файла данных. Наличие индексного файла позволяет по заданному ключу быстро находить запись. Индексирование может производиться не только по первичному, но и по вторичному ключу.
Рис. 4. Файловая организация баз данных (файлы, записи, поля)
Описание логической организации данных файловой модели заключается в присваивании каждому файлу уникального имени, а также в описании структуры его записей. При этом каждому полю задается сокращенное обозначение (имя поля) и указывается формат поля (тип хранимого данного, длина поля и точность числовых данных). Для полей, выполняющих роль уникального (первого) ключа записи, указывается признак ключа. Структура файла обычно описывается таблицей, в которой отмечаются первичные и вторичные ключи.
Файловые информационные базы обрабатываются системами управления файлами (Q&A, Reflex, FFS File и др.), которые не считаются системами управления базами данных. Файловые системы легко осваиваются, достаточно просты и эффективны в использовании. Для работы с ними используются простые языки запросов, либо и вовсе ограничиваются набором программ-утилит. Такие системы обычно поддерживают работу с небольшим числом файлов, содержащих ограниченное число записей с небольшим количеством полей.
Кроме файловых моделей организации данных внутримашинной сферы существуют иерархические, сетевые и реляционные модели. Эти типы моделей являются более сложными и, в отличие от файловой организации данных, поддерживаются СУБД соответствующего типа. Различия между этими классами моделей постепенно стираются. Однако некоторые особенности перечисленных типов моделей следует отметить. Для иерархических и сетевых моделей их структура не может быть изменена после ввода данных, тогда как структура реляционных моделей может изменяться в любое время. С другой стороны, иерархические и сетевые модели обеспечивают более быстрый доступ к информации, чем реляционные модели.
Иерархические модели имеют древовидную структуру, когда каждому узлу структуры соответствует один сегмент, представляющий собой поименованный линейный кортеж данных. Каждому сегменту, кроме корневого, соответствует один входной и несколько выходных сегментов (рис. 5).
Рис. 5. Структура иерархической базы данных
Каждый сегмент лежит на единственном иерархическом пути, начинающемся с корневого сегмента. При описании такой логической организации данных достаточно для каждого сегмента указать его входной сегмент. Так как в иерархической модели каждому входному сегменту данных соответствует N выходных, то такие модели весьма удобны для представления отношений типа 1:L в предметной области.
Некоторым недостатком иерархических моделей является их неэффективность при реализации отношений типа L:L, медленный доступ к сегментам данных нижних уровней иерархии и четкая ориентация только на определенные типы запросов и др. В связи с этим в настоящее время СУБД, базирующиеся на иерархических моделях, подвергаются существенным модификациям, позволяющим поддерживать более сложные типы структур и, в первую очередь, сетевые их модификации.
Сетевая модель во многом подобна иерархической и отличается от нее только тем, что допускает несколько входных сегментов наряду с возможностью наличия сегментов без входов с точки зрения иерархической структуры. На рис. 6 представлен простой пример сетевой структуры, полученной на основе модификации иерархической топологии (рис. 5).
Рис. 6. Структура сетевой базы данных
Графическое отображение структуры связей сегментов в такого типа моделей представляет собой сеть. Сегменты данных в сетевых базах данных могут иметь множественные связи с сегментами старшего уровня. В связи с тем, что в сетевых моделях имена и направление связей не так очевидны, как в иерархических моделях данных, они должны указываться при описания базы данных. В сетевых моделях данных любая запись старшего уровня может содержать данные, относящиеся к набору записей подчиненного уровня. Обращение к набору всех записей реализуется, начиная с записи старшего уровня. При этом нет необходимости, как это выполняется в иерархических моделях, осуществлять доступ к искомому набору записей через корневой сегмент. Обращение к данным возможно с любой точки доступа по связям.
Сетевые модели данных по сравнению с иерархическими являются более универсальным средством отображения во внутримашинной сфере структуры информации для разных предметных областей и это существенно расширяет сферу их применения. Достоинством сетевых моделей является отсутствие дублирования данных в различных элементах модели. Кроме того, технология работы с сетевыми моделями является более удобной, так как доступ к данным практически не имеет ограничений и возможен непосредственно к объекту любого уровня. Допустимы всевозможные запросы. Однако следует отметить, что ввиду сложности сетевых моделей, разработка СУБД на их основе предполагает использование опытных системных аналитиков и программистов. Кроме того, при использовании сетевых моделей более остро стоит проблема обеспечения сохранности информации в базе данных.
Реляционные модели данных отличаются от сетевых и иерархических простотой структур данных, удобным для пользователя табличным представлением и доступом к данным. Большинство современных баз данных в настоящее время разрабатываются на основе моделей подобного типа. Реляционную модель представления информации предложил в 1970 г. сотрудник фирмы IBM Эдгар Кодд. Данная модель позволяет выполнять все необходимые операции по запоминанию и поиску данных и обеспечивает целостность данных.
Модель основана на математическом понятии отношения, расширенном за счет значительного добавления специальной терминологии и развития соответствующей теории. В такой модели общая структура данных (отношений) может быть представлена в виде таблицы, в которой каждая строка значений (кортеж) соответствуют логической записи, а заголовки столбцов являются названиями полей (элементов) записи. Процедуры запоминания и поиска осуществляются с применением операций на множествах (объединение, пересечение, разность, произведение) и реляционных операций (выбрать, спроецировать, соединить, разделить). Отметим, что хотя реляционная модель и выглядит как совокупность связанных таблиц, но на физическом уровне данные хранятся в файлах, содержащих последовательности записей.
В реляционной модели каждому объекту предметной области соответствует одно или более отношений. При необходимости связь между объектами можно указать в явном виде. В такой связи (отношении) в качестве атрибутов указываются идентификаторы взаимосвязанных объектов. В реляционной модели объекты предметной области и связи между ними представляются одинаковыми конструкциями, что существенно упрощает модель.
Суть реляционной модели можно пояснить на следующем примере. Пусть в базе данных строительного предприятия имеются два файла: а) справочник железобетонных изделий; б) отчет о поставках изделий (рис. 7). Каждый из этих файлов содержит определенное число записей, состоящих из фиксированного числа полей (соответственно 4 и 4).
Рис. 7. Фрагмент реляционной модели базы данных
В данном фрагменте базы данных определены два отношения (файла), имеющие общий элемент значения поля Изделие. Операции реляционной алгебры могут объединить два типа записей по этому общему элементу. Например, в результате соединения запись ПС может представиться в следующем виде:
ПС <Объем (м3)><Расход арм. (кг)><Расход цем. (кг)>
<ЖБИ5><К-во><Дата поставки>.....
Иначе говоря, к сведениям о изделии добавляются сведения о всех его поставках, имеющиеся в реляционной базе данных. Связь между записями допускается по нескольким полям, позволяя выполнять достаточно сложные манипуляции с данными. Поля данных, связывающих вместе две записи, могут быть уникальными для данной пары, но могут дублироваться и во многих других записях. Они могут повторяться неоднократно, связывая между собой записи. Аналогичным образом можно проиллюстрировать выполнение в реалиционной модели операций проекции и селекции.
Чтобы не допустить потерь или искажения информации в реляционной базе данных необходим соответствующий контроль всех взаимосвязей записей. Этот контроль выполняется СУБД, которые в процессе работы постоянно пересчитывают число связей для каждой записи базы данных в прямом и обратном направлениях. При больших объемах баз данных осуществление такого контроля может потребовать существенных затрат машинного времени.
Список используемой литературы:
1. Автоматизированные информационные технологии в экономике./ Под ред. проф. Г.А.Титоренко. –М.: Компьютер, ЮНИТИ, 2006.-205 с.
2. Компьютерные технологии обработки информации./ Под ред. С.В.Назарова. –М.: Финансы и статистика, 2007. – 487 с.
3. Каpатыгин С. Компьютеp для носоpога. // Кн.З.: Носоpог в моpе данных. // Базы данных: пpостейшие сpедства обpаботки инфоpмации; электpонные таблицы; системы упpавления базами данных. В 2-х томах. - М.: ABF, 20055.
4. Хаселиp Р. Опеpационная система Windows 3.1. - М.: ЭКОМ, 2003. – 156 с.
5. Хаpвей Г. Excel 5.0 для "чайников". - К.: Диалектика, 2001. – 234 с.
Похожие работы
... ресурсов, размещаемых, как правило, на значительных расстояниях, а также с осуществлением затрат труда и информационным обеспечением этих процессов. Управление товародвижением основано на оперативном учете, контроле и анализе торговой деятельности. Оно включает ряд операций по организации доведения товара от поставщика до покупателя с целью наиболее полного удовлетворения спроса населения. ...
... ) 0% - полностью 23% - более чем наполовину 26% - примерно наполовину 26% - менее чем наполовину 17% - практически не удовлетворяется 8% - затрудняюсь сказать Масштабность проблемы информационного обеспечения управления персоналом такова, что отмеченная позитивная динамика пока не достаточна для существенного продвижения в желаемом направлении. Имеется много факторов, препятствующих выходу ...
... . Такая стратегия характерна для крупных организаций. Таким образом, каждая организация, учреждение, фирма проходит свой собственный путь с целью совершенствования документационного обеспечения управления на базе внедрения новых информационных технологий. Для мелких и средних предприятий целесообразен первый подход. Он является в настоящее время наиболее распространенным. В крупных организациях с ...
... весьма дороги, сложны в эксплуатации и развитии. Кроме того, уровень таких АБС все больше отстает от уровня развития банковской сферы. Особенности информационного обеспечения автоматизированных банковских технологий Проектирование и функционирование АБС основывается на системотехнических принципах, отражающих важнейшие положения методов общей теории систем, системного проектирования, ...
0 комментариев