1. Централизация хранения данных.

Само по себе наличие централизованного хранилища не решает всех проблем обработки данных, поскольку, каждый пользователь будет стремиться максимально приспособить БД под свои нужды, не думая о других пользователях. Следовательно, чтобы польза была общей, базой надо управлять.

2. Общий интерфейс между пользователем и бд.

При его наличии пользователь не может обновлять, хранить и использовать данные независимым образом. Каждый пользователь обязан делить это централизованно в соответствии с требованиями и в интересах организации, владеющей базой. Общий интерфейс способен обеспечить целостность и секретность данных.

3. Концепция администратора бд.

Администратор БД – это лицо или группа лиц, на которых возложена ответственность за управления средствами БД организации. Администратор отвечает за проектирование базы, её внедрение, обновление, если необходимо – за реорганизацию, а также за анализ потребностей пользователей, их консультацию и общение.

Положительные стороны БД:

- обеспечение целостности и секретности данных;

- данные могут использоваться для решения многих задач;

- данные обладают регулируемой избыточностью;

- данные могут накапливаться в соответствии с единой идеологией;

- информация предоставляется пользователю в виде, наиболее полно поддерживающем принятия необходимого решения.

Реализация перечисленных концепций невозможна без специального комплекса программ, на который возложена функция управления всеми действиями, производимыми над базами данных. Система управления базами данных (СУБД) – это программная система, предназначенная для обслуживания и создания БД, т.е. поддержания БД в актуальном состоянии и обеспечения эффективного доступа пользователей к данным в рамках их полномочий.

Модели данных. Главное отличие данных, хранящихся в БД от прочих данных – их структурированность. В обычном тексте или текстовом файле может храниться определённая информация, но она там не структурирована. Например, имеется фрагмент данных: личное дело № 1684710 Сергеева Петра Михайловича, рождённого 01.01.1975 г., проживающего по адресу г. Одесса ул. Малая Арнаутовская д.15 кв. 6. Приведем их к структурированному виду:

№ л/д	Ф.И.О.			Дата рождения	Адрес
	Фамилия	Имя	Отчество		Город	Улица	Дом	Кв.
1684710	Сергеев	Пётр	Михайлович	01.01.1975	Одесса	М. Арнаутовская	15	6

Компьютеру с такими данными работать намного удобнее, также удобно хранить, корректировать и т.д.

Сведения о члене организации

Ф. И. О. Адрес

№л/д Дата

рождения

Фамилия Отчество Город Квартира

Имя Улица Дом

Пример иерархической структуры записи

Поле – минимальный элемент данных. В данном случае поле – это клетка таблицы. Запись – полный набор данных об определенном объекте – строка таблицы. В данном примере запись имеет иерархическую структуру, т.е. имеет вид дерева (см. рис).

Подчёркнутое – поля, которые надлежит заполнить данными.

Моделью какого-либо объекта называется его некоторое, обычно – упрощенное, описание. Такое описание, как правило, подчинено какой-то определенной цели и представляет собой точку зрения на объект какого-то определенного лица.

Моделью данных принято называть описание структуры базы данных с точки зрения конечного пользователя. В этой модели описываются элементы, из которых состоят данные, способ объединения элементов в записи и способы организации связей между записями. В настоящее время приняты три модели данных: иерархическая, сетевая и реляционная.

В иерархической модели структура набора данных имеет вид дерева. Иными словами, набор данных неоднороден, между ними существует отношение подчинения или вложенности. Такую структуру имеют, например, объекты файловой системы в ОС Windows. Чтобы найти нужный файл необходимо знать папку, в которую он вложен. Эта папка также может находиться внутри папки более высокого уровня, и т.д. Таким образом, для получения доступа к нужному файлу надо знать имена всех его вышестоящих объектов.

Представление иерархической структуры папок программой FAR manager	Представление иерархической структуры папок программой Проводник

Иерархическая структура объектов файловой системы ОС Windows

Примерно также организованы записи в иерархической базе данных. Связь существует только между записями и объектами, находящимися выше их по иерархии, а записи, находящиеся на одном иерархическом уровне между собой не связаны.

Основное достоинство иерархических БД заключается в простоте и высокой скорости поиска нужной информации (при условии, что известны имена всех вышестоящих узлов нужной записи). Эффективность поиска в информационных иерархических структурах столь высока, что их широко использовали еще в докомпьютерную эпоху для создания каталогов и картотек. Пример такой «базы данных» описан в сказке Н. Носова «Незнайка на Луне». В полицейском участке лунного города картотека данных обо всех преступных элементах хранится в трех шкафах. В первом шкафу – данные о преступниках высокого роста, во втором – среднего, в третьем – низкого. В каждом шкафу три полки. На верхних полках – данные о преступниках с головой большого размера, на вторых полках – о преступниках со средним размером головы, на нижних – о преступниках с маленькими головами. Наконец, на каждой полке три ящика, в которых преступники классифицируются по размерам носов – большие, средние, маленькие. Согласно этой классификации Незнайку отнесли к группе среднего роста, с большой головой и маленьким носом.

В сетевой модели структура набора данных имеет вид произвольного графа. В БД этого вида разрешены связи типа «многие со многими». Например, для повышения эффективности поиска в описанной выше «лунной» картотеке можно было бы ввести кроме деления по антропологическим признакам и другие классификации – например, по преступной специализации (карманники, взломщики, мошенники), по районам преимущественной преступной деятельности и пр. Для хранения такой информации без компьютера пришлось бы для каждого способа классификации приобретать новую группу шкафов, т.к. реализовать такую сложную систему связей в одной картотеке невозможно. При использовании же компьютера подобную структуру можно организовать в одной БД сетевого типа.

Несмотря на очевидные преимущества, иерархические и сетевые модели в настоящее время не столь популярны, как реляционные (от англ. Relation – отношение). В этих БД массивы данных имеют структуру прямоугольной таблицы. Строки в ней соответствуют записям, а столбцы – элементам (полям) записи. Каждая таблица должна удовлетворять следующим требованиям:

- каждый столбец однороден, т.е. его элементы однотипны;

- каждый столбец имеет свое уникальное имя;

- в таблице нет одинаковых строк;

- порядок следования строк и столбцов произволен;

- для однозначной идентификации записи в таблице выделяется ключ – одно или несколько полей, содержащих информацию, однозначно определяющую данную запись; например, для записей о студентах института – это номер зачетки.

Связь между различными таблицами организована через общие поля. Например, в БД приемной комиссии ВУЗа имеется файл с личными делами абитуриентов, ключом является номер экзаменационного листа. Во втором файле содержатся результаты вступительного экзамена, например, по математике. В этом файле также каждая запись содержит поле с номером экзаменационного листа сдававшего абитуриента. Теперь, для автоматического проставления оценок в файл с личными делами, специальная программа СУБД просматривает оба файла, находит в них записи с совпадающими ключами, и переносит данные из файла с оценками в файл с личными делами.

Достоинствами реляционной модели данных являются:

- простота структуры данных, хорошо приспособленной к графическому пользовательскому интерфейсу;

- для разработки эффективных процедур создания наборов данных и манипуляций с ними в настоящее время имеется развитый формальный аппарат реляционной алгебры – раздела математики, посвященного операциям с отношениями; иными словами, существует математическая теория реляционных БД.

Основы СУБД – технологий

СУБД-технологии – основные приемы работы с БД в рамках СУБД.

1-й этап СУБД-технологии – создание структуры записи. Для этого используется специальный язык описания структуры записи. В приведенном выше примере о личном деле Сергеева Петра Михайловича запись имеет иерархическую структуру:

2-й этап – ввод и редактирование данных. После описания структуры записи мы будем иметь незаполненную БД. При её ручном заполнении на экране в соответствии с созданной структурой отображается экранная форма, имитирующая бланк записи. Пользователь заполняет поля этой формы. После заполнения всех полей, запись отправляется из буфера в файл и т.д., пока не запишутся все сведения. В программном режиме заполнения базы эту работу выполняет программа, выбирая информацию из уже существующих файлов, переписывая её в создаваемый файл.

3-й этап – обработка данных. Обработка может происходить в диалоговом режиме с помощью специальных запросов или в процессе выполнения специально созданной программы.

Существуют два вида запросов:

1. Запрос - выборка. При этом происходит отбор нужных данных без их изменения.

2. Запрос - изменение. Это изменение или перемещение отобранных данных.

4-й этап – вывод информации на экран или принтер. Существует два вида вывода информации.

1) Черновой вывод – в необработанном виде, так же, как информация хранится в файле. Например: запись о личном деле в черновом виде выведется так: 1684710 Сергеев Пётр Михайлович 01.01.1975 Одесса Малая Арнаутовская 15 6.

2) Чистовой вывод в форме отчётов. При этом используется специальные средства генерации отчётов, которые позволяют создать законченный документ. Например: приказ ректора об отчислении студентов, с указанием фамилии студентов и с мотивировкой (за что отчислить и на основании какого положения Устава высшей школы), который осталось только подписать.

Информационно-поисковые системы (ИПС). Для менее сложных применений вместо СУБД используются информационно-поисковые системы (ИПС), которые выполняют следующие функции:

• хранение большого объема информации;

• быстрый поиск требуемой информации;

• добавление, удаление и изменение хранимой информации;

• вывод ее в удобном для пользователя виде.

Иными словами, ИПС не предполагают выполнения сложных манипуляций с данными, связанных с их анализом или обработкой.

Вопрос№20

Интернет (Internet) представляет собой всемирную информационную сеть, которая объединяет в единое целое множество компьютерных сетей, работающих по единым правилам.

Как и любая компьютерная сеть, Internet строится на основе нескольких мощных компьютеров, на которых работают программы, обеспечивающие доступ к сетевым ресурсам. Такие компьютеры называются серверами и хабами (hub). Они ответственны за связь с другими компьютерами и пересылку данных в обе стороны. Серверы могут подключаться друг к другу по обычным телефонным каналам, а также по выделенным линиям и с помощью спутниковой связи. К этим серверам обычно подключаются региональные серверы, а к ним – пользователи. К серверу можно подключить столько компьютеров, сколько вам необходимо, предварительно связав их в локальную вычислительную сеть.

В общем случае Internet осуществляет обмен информацией между любыми двумя компьютерами, подключёнными к сети. Для организации этой связи в Internet используются два основных понятия: адрес и сетевой протокол.

Адрес – набор букв и / или цифр, однозначно определяющий местонахождение компьютера. Любой компьютер, подключённый к сети, имеет свой уникальный адрес.

Сетевой протокол (или просто протокол) – это язык, используемый для обмена данными при работе в сети, который предписывает правила работы компьютера, подключённого к Internet.

Стандартные сетевые протоколы заставляют разные компьютеры «говорить» на одном языке. Протоколы строятся по многоуровневому принципу. Многоуровневая структура спроектирована с целью упрощения и упорядочивания множество протоколов и отношений между ними.

На нижнем уровне в Internet используются два основных протокола:

- IP (Internet Protocol) [Ай Пи] – адресный, он принадлежит сетевому уровню и определяет, куда происходит передача;

- TCP (Transmission Control Protocol) [Ти Си ПИ] – протокол транспортного уровня, он управляет тем, как происходит передача информации.

Адреса в Internet могут быть представлены как последовательностью цифр, так и именем, построенным по определённым правилам. Компьютеры при пересылке используют цифровые адреса, состоящие из 4-х байтов, а пользователи в работе с Internet используют в основном имена.

Для организации имён в Internet служит доменная система (DNS [Ди Эн Эс]) имён, а способ адресации с её помощью называется способом адресации по доменному принципу.

Домен – каждый уровень (часть) имени в DNS.

Уровни нумеруются с конца адреса. Домены первого и второго уровней стандартизированы. Например, доменом первого уровня обычно является код страны. Однако им может являться и название сети: gov – правительственное учреждение США, edu – сеть образовательных учреждений, org – некоммерческие организации.

Домены в именах отделяются друг от друга точками. В имени может быть различное количество доменов, но практически их не больше пяти. По мере движения по доменам слева направо в имени количество имен, входящих в соответствующую группу, возрастает.

Первым в имени стоит название рабочей машины – реального компьютера с IP адресом. Это имя создано и поддерживается группой компьютеров, к которой он относится. Группа входит в более крупное подразделение (например, городское объединение – сеть города Воронеж), которое в свою очередь является частью национальной сети. Группа может создавать или изменять любые подлежащие ей имена.

Пример 7.1. www.microsoft.com

В приведённом примере самое левое имя в адресе обозначает тип информации, а именно – страничку во «Всемирной паутине» (WWW). Далее стоит имя группы следующего уровня, а именно – компания microsoft.

Для обозначения различных государств принята двухбуквенная кодировка. Это домены высшего уровня. Всего же кодов стран почти 300, из которых около 100 имеет компьютерную сеть того или иного рода.

Пример 7.2. home.managers.company.ru

где

• ru – домен, указывающий на то, что речь идёт о российской части Internet;

• company – домен следующего уровня, определяющий организацию;

• managers – домен, указывающий на подразделение менеджеров в этой компании, выделенное в отдельную группу;

• home – домен нижнего уровня, которым является имя компьютера, на котором расположена данная информация.

При работе в Internet чаще всего используются не просто доменные адреса, а универсальные указатели ресурсов, называемые URL (Ю А Эль). URL – это адрес любого ресурса в Internet вместе с указанием того, с помощью какого протокола следует к нему обращаться, какую программу для этого следует запустить и к какому конкретному файлу на сервере следует обратиться.

Пример 7.3. Адрес ресурса: http://www.microsoft.com/ie

где

• http – название протокола, в начале адреса указывающее, что далее следует адрес Web-страницы;

• ie – название в конце указателя, описывающее каталог с именем ie на сервере www.microsoft.com.

Ещё одна разновидность адресов, используемых в Internet, – адреса электронной почты. Каждый адрес состоит из двух частей, разделённых символом @. Всё, что находится левее символа @, – это имя абонента, а все, что находится справа от символа @ – это адрес машины, на которой установлена данная почтовая система. Рассмотрим пример одного из таких адресов:

Пример 7.4. myname@analysts.company.ru

где

• myname – имя абонента электронной почты;

• analysts.company.ru – адрес почтового сервера, который состоит из следующих доменов: analysts – это название машины, company – название организации, ru – код страны.