Основы построения банков данных

2.2. Основы построения банков данных.

Вычислительная техника с каждым годом все шире применяется в различных сферах человеческой деятельности. Резкий рост объемов перерабатываемой информации и накопленный опыт пользования электронно-вычислительной техникой в различных областях человеческой деятельности приводят к необходимости пересматривать такую, традиционную область обработки информации, как управление данными.

При создании баз данных (БД) необходимо уделить особое внимание тому, чтобы данные можно было широко использовать в различного рода приложениях и чтобы способы использования данных можно было легко и быстро изменять. До появления БД было чрезвычайно трудно изменить способ организации используемых данных.

Для обеспечения гибкости использования данных необходимо учитывать два аспекта разработки БД:

- во-первых, данные должны быть независимы от программ для того, чтобы данные можно было добавлять или перестраивать без изменения программ;

- во-вторых, должна быть обеспечена возможность запрашивать и отыскивать нужную информацию в БД без трудоемкого написания программ на обычном языке программирования. Таким образом, проектирование БД должно основываться на вполне определенной системе положений - четко сформулированной концепции.[23].

Продолжающийся значительный рост использования ЭВМ в различных областях промышленности, в управлении и научных исследованиях привел к автоматизации обработки огромнейшего количества данных. В конце 50-х начале 60-х годов XX века многие организации начали накапливать и хранить данные в виде файлов, доступных ЭВМ. С течением времени организации постепенно осознавали необходимость централизации управления данными и приложениями.

База данных может быть определена как совокупность предназначенных для машинной обработки данных, которая служит для удовлетворения нужд многих пользователей в рамках одной или нескольких организаций. Основным моментом является то, что база данных предназначена для использования всеми членами организации, которым необходима информация, содержащаяся в базе данных. Информация хранится в базе данных, которая может включать много различных типов логических записей. База данных ориентирована на интегрированные требования, а не на одну программу, как было с частными файлами данных.

Однако наличие только базы данных само по себе не разрешает полностью проблем организации в области обработки данных и принятия решений. Управление базой данных, являющейся достоянием многих пользователей внутри организации, должно осуществляться с пользой для всей организации и с точки зрения организации в целом, а не отдельных пользователей. Без централизованного управления базой данных ее полезность со временем снижается.

Для решения проблемы регулирования и управления базами данных были развиты две концепции. Во-первых, программное обеспечение развивалось в направлении, обеспечивающем поддержание общего интерфейса между всеми пользователями и интегрированной базой данных. Пользователи не могут хранить информацию независимым образом, они должны использовать и обновлять информацию в соответствии с требованиями организации. Обеспечение, известное как система управления базами данных (СУБД), позволяет осуществить контроль данных с использованием ЭВМ, СУБД - это специальный пакет программ, посредством которого реализуется централизованное управление базой данных и обеспечивается доступ к данным.

В каждой СУБД прежде всего есть трансляторы или интерпретаторы с языка описания данных (ЯОД) и с языка манипулирования данными (ЯМД), единые для всей базы данных (БД).

Описание структуры данного некоторого типа на формализованном языке называют схемой этого данного. Язык описания данных (ЯОД) - это язык высокого уровня, предназначенный для задания схемы базы данных. С его помощью описываются типы данных, подлежащих хранению в базе или выборке из нее, их структура и связи между собой. Исходные тексты, написанные на этом языке, после трансляции отображаются в управляющие таблицы: адресных констант, констант и другую информацию, необходимую для работы с данными программ СУБД. В соответствии с полученным описанием СУБД может найти в базе требуемые данные, правильно преобразовать их и переработать, например в прикладную программу, которой они потребовались. При записи данных в базу СУБД определяет место в памяти ЭВМ, куда их требуется поместить, преобразует к заданному виду устанавливает необходимые связи.

ЯМД представлен системой команд манипулирования данными. В нем могут быть, например, следующие команды:

1. Произвести выборку из базы данных конкретного данного, значение которого удовлетворяет заданным условиям;

2. Произвести выборку из БД всех данных определенного типа, значения которых удовлетворяют заданным условиям и т.д.

Системы управления базой данных подразделяют на две группы в зависимости от способа реализации ЯМД:

1. СУБД с включающим языком;

2. СУБД с базовым языком.

В СУБД с базовым языком разрабатывается собственный алгоритмический язык, позволяющий кроме манипулирования данными выполнять арифметические операции, операции ввода - вывода на терминалы и т.д.

Во многих СУБД имеются специальные средства обеспечения защиты данных от некомпетентного их использования и сбоев технических средств, средства контроля достоверности данных, средства автоматического накопления статистики использования тех или иных данных различными категориями пользователей.

Другой концепцией является концепция администратора базы данных (АБД). Администратор базы данных - это лицо (или группа лиц), реализующие управление базой данных. Он должен уметь поддерживать взаимосвязи как с руководством высшего уровня, так и с пользователем, обрабатывающим данные, а также руководить штатом технических специалистов.

Этот штат должен включать лиц, имеющих опыт работы в таких областях, как программное обеспечение СУБД, операционные системы, техническое обеспечение ЭВМ, прикладное программирование, системное программирование.

Основная функция АБД - обеспечение структур данных и взаимосвязей между ними, эффективным методом обслуживания коллектива пользователей.

Функции АБД следующие:

- решать вопросы организации данных об объектах ПО и установление связей между ними с целью объединения информации о различных объектах, согласовывать запросы пользователей;

- координировать все действия по проектированию, реализации и ведения БД;

- учитывать перспективные и текущие требования пользователей;

- решать вопросы, связанные с расширением БД в связи с изменением границ ПО;

- разрабатывать и реализовывать меры по обеспечению защиты данных от некомпетентного их использования, от сбоев технических средств, обеспечение секретности определенной части данных и разграничение доступа к ним;

- контролировать избыточность и противоречивость данных, их достоверность;

- координировать работу технического обеспечения системы, системных программистов и прикладных программистов.

Место АБД было определено тогда, когда организации осознали необходимость централизованного управления ресурсами данных, обработки данных и другие аспекты, связанные с базой данных. Группы пользователей и отдельные пользователи должны обслуживаться всеми средствами, исходя из целей и возможностей организации в целом. АБД является ответственным за анализ потребностей пользователей, проектирование БД, ее внедрение, обновление, реорганизацию, консультацию и обучение пользователей.

Стремительный рост популярности SQL является одной из самых важных тенденций в современной компьютерной промышленности. За несколько последних лет SQL стал единственным языком баз данных. На сегодняшний день SQL поддерживают свыше ста СУБД, работающих как на персональных компьютерах, так и на больших ЭВМ. Был принят, а затем дополнен официальный международный стандарт на SQL. Язык SQL является важным звеном в архитектуре систем управления базами данных, выпускаемых всеми ведущими поставщиками программных продуктов, и служит стратегическим направлением разработок компании Microsoft в области баз данных. Зародившись в результате выполнения второстепенного исследовательского проекта компании IBM, SQL сегодня широко известен и в качестве мощного рыночного фактора.[13]

SQL является инструментом, предназначенным для обработки и чтения данных, содержащихся в компьютерной базе данных. SQL - это сокращенное название структурированного языка запросов (Structured Query Language). Как следует из названия, SQL является языком программирования, который применяется для организации взаимодействия пользователя с базой данных. На самом деле SQL работает только с базами данных реляционного типа. Согласно принятой схеме, в вычислительной системе имеется база данных, в которой хранится важная информация. Если вычислительная система относится к сфере бизнеса, то в базе данных может храниться информация о материальных ценностях, выпускаемой продукции, объемах продаж и зарплате. В базе данных на персональном компьютере может храниться информация о выписанных чеках, телефонах и адресах или информация, извлеченная из более крупной вычислительной системы. Компьютерная программа, которая управляет базой данных, называется системой управления базой данных, или СУБД.

Если пользователю необходимо прочитать данные из базы данных, он запрашивает их у СУБД с помощью SQL. СУБД обрабатывает запрос, находит требуемые данные и посылает их пользователю. Процесс запрашивания данных и получения результата называется запросом к базе данных: отсюда и название — структурированный язык запросов.

Однако это название не совсем соответствует действительности. Во-первых, сегодня SQL представляет собой нечто гораздо большее, чем простой инструмент создания запросов, хотя именно для этого он и был первоначально предназначен. Несмотря на то, что чтение данных по-прежнему остается одной из наиболее важных функций SQL, сейчас этот язык используется для реализации всех функциональных возможностей, которые СУБД предоставляет пользователю, а именно:

Организация данных. SQL дает пользователю возможность изменять структуру представления данных, а также устанавливать отношения между элементами базы данных.

Чтение данных. SQL дает пользователю или приложению возможность читать из базы данных содержащиеся в ней данные и пользоваться ими.

Обработка данных. SQL дает пользователю или приложению возможность изменять базу данных, т.е. добавлять в нее новые данные, а также удалять или обновлять уже имеющиеся в ней данные.

Управление доступом. С помощью SQL можно ограничить возможности пользователя по чтению и изменению данных и защитить их от несанкционированного доступа.

Совместное использование данных. SQL координирует совместное использование данных пользователями и работающими параллельно, чтобы они не мешали друг другу.

Целостность данных. SQL позволяет обеспечить целостность базы данных, защищая ее от разрушения из-за несогласованных изменений или отказа системы.

Таким образом, SQL является достаточно мощным языком для взаимодействия с СУБД.

Во-вторых, SQL — это не полноценный компьютерный язык типа COBOL, FORTRAN или С. В SQL нет оператора IF для проверки условий, нет оператора GOTO для организации переходов и нет операторов DO или FOR для создания циклов. SQL является подъязыком баз данных, в который входит около тридцати операторов, предназначенных для управления базами данных. Операторы SQL встраиваются в базовый язык, например COBOL, FORTRAN или С, и дают возможность получать доступ к базам данных. Кроме того, из такого языка, как С, операторы SQL можно посылать СУБД в явном виде, используя интерфейс вызовов функций.

Наконец, SQL — это слабо структурированный язык, особенно по сравнению с такими сильно структурированными языками, как С или Pascal. Операторы SQL напоминают английские предложения и содержат "слова-пустышки", не влияющие на смысл оператора, но облегчающие его чтение. В SQL почти нет нелогичностей, к тому же имеется ряд специальных правил, предотвращающих создание операторов SQL, которые выглядят как абсолютно правильные, но не имеют смысла.

Несмотря на не совсем точное название, SQL на сегодняшний день является единственным стандартным языком для работы с реляционными базами данных. SQL — это достаточно мощный и в то же время относительно легкий для изучения язык.[13, 8].

SQL — это легкий для понимания язык и в то же время универсальное программное средство управления данными.

Успех языку SQL принесли следующие его особенности:

• независимость от конкретных СУБД;

• переносимость с одной вычислительной системы на другую;

• наличие стандартов;

• одобрение компанией IBM (СУБД DB2);

• поддержка со стороны компании Microsoft (протокол ODBC);

• реляционная основа;

• высокоуровневая структура, напоминающая английский язык;

• возможность выполнения специальных интерактивных запросов:

• обеспечение программного доступа к базам данных;

• возможность различного представления данных;

• полноценность как языка, предназначенного для работы с базами данных;

• возможность динамического определения данных;

• поддержка архитектуры клиент/сервер.

Все перечисленные выше факторы явились причиной того, что SQL стал стандартным инструментом для управления данными на персональных компьютерах, мини-компьютерах и больших ЭВМ. Ниже эти факторы рассмотрены более подробно.[13, 8, 17].

Все ведущие поставщики СУБД используют SQL, и ни одна новая СУБД, не поддерживающая SQL, не может рассчитывать на успех. Реляционную базу данных и программы, которые с ней работают, можно перенести с одной СУБД на другую с минимальными доработками и переподготовкой персонала. Программные средства, входящие в состав СУБД для персональных компьютеров, такие как программы для создания запросов, генераторы отчетов и генераторы приложений, работают с реляционными базами данных многих типов. Таким образом, SQL обеспечивает независимость от конкретных СУБД, что является одной из наиболее важных причин его популярности.

Поставщики СУБД предлагают программные продукты для различных вычислительных систем: от персональных компьютеров и рабочих станций до локальных сетей, мини-компьютеров и больших ЭВМ. Приложения, созданные с помощью SQL и рассчитанные на однопользовательские системы, по мере своего развития могут быть перенесены в более крупные системы. Информация из корпоративных реляционных баз данных может быть загружена в базы данных отдельных подразделений или в личные базы данных. Наконец, приложения для реляционных баз данных можно вначале смоделировать на экономичных персональных компьютерах, а затем перенести на дорогие многопользовательские системы.

Официальный стандарт языка SQL был опубликован Американским институтом национальных стандартов (American National Standards Institute — ANSI) и Международной организацией по стандартам (International Standards Organization — ISO) в 1986 году и значительно расширен в 1992 году. Кроме того, SQL является федеральным стандартом США по обработке информации (FIPS — Federal Information Processing Standard) и, следовательно, соответствие ему является одним из основных требований, содержащихся в больших правительственных контрактах, относящихся к области вычислительной техники. В Европе стандарт X/OPEN для переносимой среды программирования на основе операционной системы UNIX включает в себя SQL в качестве стандарта для доступа к базам данных. SQL Access Group — консорциум поставщиков компьютерного оборудования и баз данных — определил для SQL стандартный интерфейс вызовов функций, который является основой протокола ODBC компании Microsoft и входит также в стандарт X/OPEN. Эти стандарты служат как бы официальной печатью, одобряющей SQL, и они ускорили завоевание им рынка.[13, 8, 17].

SQL был придуман научными сотрудниками компании IBM и широко используется ею во множестве пакетов программного обеспечения. Подтверждением этому служит флагманская СУБД DB2 компании IBM. Все основные семейства компьютеров компании IBM поддерживают SQL: система PS/2 для персональных компьютеров, система среднего уровня AS/400. система RS/6000 на базе UNIX, а также операционные системы MVS и VM больших ЭВМ. Широкая поддержка SQL фирмой IBM ускорила его признание и еще в самом начале возникновения и развития рынка баз данных явилась своего рода недвусмысленным указанием для других поставщиков баз данных и программных систем, в каком направлении необходимо двигаться.

Компания Microsoft рассматривает доступ к базам данных как важную часть своей операционной системы Windows. Стандартом этой компании по обеспечению доступа к базам данных является ODBC (Open Database Connectivity — взаимодействие с открытыми базами данных) — программный интерфейс, основанный на SQL. Протокол ODBC поддерживается наиболее распространенными приложениями Windows (электронными таблицами, текстовыми процессорами, базами данных и т.п.), разработанными как самой компанией Microsoft, так и другими ведущими поставщиками. Поддержка ODBC обеспечивается всеми ведущими реляционными базами данных. Кроме того, ODBC опирается на стандарты, одобренные консорциумом поставщиков SQL Access Group, что делает ODBC как стандартом де-факто компании Microsoft, так и стандартом, независимым от конкретных СУБД.[13, 8, 17].

SQL является языком реляционных баз данных, поэтому он стал популярным тогда, когда популярной стала реляционная модель представления данных. Табличная структура реляционной базы данных интуитивно понятна пользователям, поэтому язык SQL является простым и легким для изучения. Реляционная модель имеет солидный теоретический фундамент, на котором были основаны эволюция и реализация реляционных баз данных. На волне популярности, вызванной успехом реляционной модели, SQL стал единственным языком для реляционных баз данных.[13, 8, 17].

Операторы SQL выглядят как обычные английские предложения, что упрощает их изучение и понимание. Частично это обусловлено тем, что операторы SQL описывают данные, которые необходимо получить, а не определяют способ их поиска. Таблицы и столбцы в реляционной базе данных могут иметь длинные описательные имена. В результате большинство операторов SQL означают именно то, что точно соответствует их именам, поэтому их можно читать как простые, понятные предложения.

SQL является языком интерактивных запросов, который обеспечивает пользователям немедленный доступ к данным. С помощью SQL пользователь может в интерактивном режиме получить ответы на самые сложные запросы в считанные минуты или секунды, тогда как программисту потребовались бы дни или недели, чтобы написать для пользователя соответствующую программу. Из-за того, что SQL допускает немедленные запросы, данные становятся более доступными и могут помочь в принятии решений, делая их более обоснованными.[13, 8, 17].

Программисты пользуются языком SQL, чтобы писать приложения, в которых содержатся обращения к базам данных. Одни и те же операторы SQL используются как для интерактивного, так и для программного доступа, поэтому части программ, содержащие обращения к базе данных, можно вначале тестировать в интерактивном режиме, а затем встраивать в программу. В традиционных базах данных для программного доступа используются одни программные средства, а для выполнения немедленных запросов — другие, без какой либо связи между этими двумя режимами доступа.[13, 8, 17].

С помощью SQL создатель базы может сделать так, что различные пользователи базы данных будут видеть различные представления её структуры и содержимого. Например, базу данных можно спроектировать таким образом, что каждый пользователь будет видеть только данные, относящиеся к его подразделению или торговому региону. Кроме того, данные из различных частей базы данных могут быть скомбинированы и представлены пользователю в виде одной простой таблицы. Следовательно, представления можно использовать для усиления защиты базы данных и ее настройки под конкретные требования отдельных пользователей.[13, 8, 17].

Первоначально SQL был задуман как язык интерактивных запросов, но сейчас он вышел далеко за рамки чтения данных. SQL является полноценным и логичным языком, предназначенным для создания базы данных, управления ее защитой, изменения ее содержимого, чтения данных и совместного использования данных несколькими пользователями, работающими параллельно. Приемы, освоенные при изучении одного раздела языка, могут затем применяться в других командах, что повышает производительность работы пользователей.[13, 8, 17].

С помощью SQL можно динамически изменять и расширять структуру базы данных даже в то время, когда пользователи обращаются к ее содержимому. Это большое преимущество перед языками статического определения данных, которые запрещают доступ к базе данных во время изменения ее структуры. Таким образом, SQL обеспечивает максимальную гибкость, так как дает базе данных возможность адаптироваться к изменяющимся требованиям, не прерывая работу приложения, выполняющегося в реальном масштабе времени.[13, 8, 17].

SQL — естественное средство для реализации приложений клиент/сервер. В этой роли SQL служит связующим звеном между клиентской системой, взаимодействующей с пользователем, и серверной системой, управляющей базой данных, позволяя каждой системе сосредоточиться на выполнении своих функций. Кроме того, SQL позволяет персональным компьютерам функционировать в качестве клиентов по отношению к сетевым серверам или более крупным базам данных, установленным на больших ЭВМ; это позволяет получать доступ к корпоративным данным из приложений, работающих на персональных компьютерах.[13, 8, 17].

Похожие работы

Экономическое состояние предприятия

Скачать

126143

10

4

... предприятия Финансовая деятельность предприятия – деятельность, приводящая к изменениям размера и состава собственного и заемного капитала предприятия (П(С)БУ4). Финансовое состояние предприятия – это сложная экономическая категория, отражающая на определенный момент состояние капитала в процессе его кругооборота и способность субъекта хозяйствования к саморазвитию. В процессе операционной, ...

Организация производственной системы предприятия на примере ЗАО "Колос"

Скачать

59400

4

0

... систем: мягкая донаучная производственная система (военно-анархическая система); жесткая научная производственная система (фордизм); мягкая научная система, основанная на гибких производственных технологиях.   2. Организация производственной системы в ЗАО «Колос»   2.1 Организационно–экономическая характеристика деятельности ЗАО «Колос»   Объектом исследования работы является Закрытое ...

Состояние и пути совершенствования учета затрат продукции промышленных производств

Скачать

122453

10

0

... рекомендациями по планированию, учету и калькулированию себестоимости продукции в сельском хозяйстве». 3. СОСТОЯНИЕ И ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ УЧЕТА ЗАТРАТ И ИСЧИСЛЕНИЯ СЕБЕСТОИМОСТИ ПРОДУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРОИЗВОД СТВ.   3.1. Организация первичного и сводного учета затрат и выхода продукции промышленных производств. Система документации является обязательной в нашей стране. Это требование ...

Экономическая история

Скачать

186526

5

0

... – в постиндустриальном. В современной общественно-экономической литературе история рассматривается на этапах первобытной эпохи, рабовладельческого общества, средневековья, индустриального и постиндустриального общества. Экономической истории зарубежных стран посвящены многочисленные работы, среди которых одни носят обобщающий характер и рассматривают развитие какой-либо отрасли хозяйства в ...