Міністерство освіти і науки України
Полтавський національний технічний університет
імені Юрія Кондратюка
кафедра комп’ютерних та інформаційних технологій і систем
Головко Г.В., Гафіяк А.М.
Управління базами даних
Частина 1.
Проектування баз даних
Конспект лекцій
Полтава 2008
Розповсюджувати та тиражувати
без офіційного дозволу ПНТУ
забороняється
Г.В. Головко, А.М. Гафіяк Управління базами даних. Частина 1.
Проектування баз даних. Бази даних та інформаційні системи. Конспект лекцій – Полтава, Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка, 2008
Відповідальний за випуск: завідувач кафедри комп’ютерних та інформаційних технологій і систем О.Л. Ляхов, доктор техн. наук, доцент
Рецензент: Васюта В.В., канд. техн. наук, доцент
Рекомендовано рішенням
кафедри комп’ютерних та інформаційних технологій і систем
Протокол №__ від _____________
Затверджено науково – методичною радою університету
Протокол № __від _____________
Під редакцією авторів
Коректор ______________
© Полтавський національний технічний університет
імені Юрія Кондратюка
Зміст
|
4 |
|
21 |
|
31 |
|
45 |
|
56 |
|
67 |
|
80 |
Література |
89 |
Вступ
План
Особливості інформаційних систем
Бази даних – основа інформаційних систем
Перспективи розвитку баз даних
Мета вивчення дисципліни — набуття студентами знань з основ організації та функціонування інформаційних систем, сучасних технологічних засобів обробки інформації й інформаційних технологій, розв'язання основних економічних задач для роботи в інформаційних системах, використання апаратно-програмних засобів у створенні та роботі з інформаційною базою при виконанні конкретних функцій і процедур управління.
Сучасні інформаційні технології, організація баз та банків даних забезпечують прямий і зворотний обмін інформацією й доступ до неї користувачів на всіх стадіях управління. Особливо це важливо на стадії прийняття рішень при оцінюванні альтернативних варіантів, коли спеціаліст може використати інші методики або виявити потреби у додаткових даних і повернутися до стадії збирання даних.
Особливості інформаційних систем
У вже досить довгій історії комп'ютерної індустрії завжди можна було виділити два основних напрямки: обчислення і нагромадження й обробка інформації. Як відомо, виникнення комп'ютерів, головним чином, стимулювалося необхідністю проведення масивних розрахунків для створення ядерної зброї і ракетної техніки. Обсяги необхідних обчислень просто не дозволяли зробити їх у прийнятний час традиційним колективом розраховувачів. Таким чином, першими користувачами комп'ютерів і розроблювачами комп'ютерних програм стали обчислювальні математики. Дотепер багато представників старшого покоління програмістів воліють називати себе математиками, навіть якщо в останні 20-30 років їм не довелося написати хоча б одну обчислювальну програму, не говорячи вже про розробку методів і алгоритмів комп'ютерних обчислень.
Однак майже відразу на появу комп'ютерів звернули увагу підприємці. Як правило, у цивільному бізнесі не вимагаються масивні розрахунки за винятком таких галузей, як, наприклад, авіа чи автомобілебудування. У більш розповсюджених видах цивільного бізнесу (банківська справа, біржові операції, системи резервування чи квитків місць у готелях) основною проблемою завжди були обсяги інформації, які необхідно збирати, надійно зберігати й оперативно обробляти. Для цього створювалися каталоги, картотеки. Але на визначеному етапі свого розвитку людство зрозуміло, що воно не може ефективно керувати й обробляти величезні обсяги паперової інформації. Це і визначило появу комп'ютеризованих інформаційних систем.
Людство невідворотне вступає в інформаційну епоху. Вага інформаційної економіки постійно зростає, і її частка виражена в сумарному робочому часі, для економічно розвитих країн уже сьогодні складає 40-60% і очікується, що до кінця століття вона зросте ще на 10-15%. Найбільш істотних успіхів в інформатизації економіки домоглися Сполучені Штати. У ряді публікацій відзначається, що США вступили в постіндустріальний період свого розвитку в 1956 році ( штат Каліфорнія переборов цей рубіж ще в 1910 році), а інформаційним суспільством США стали в 1974 році.
По підрахунках науковців, із початку нашої ери для подвоєння знань треба було 1750 років, друге подвоєння відбулося в 1900 році, а третє - до 1950 року, тобто вже за 50 років, при росту обсягу інформації за ці піввіку в 8-10 разів. Причому ця тенденція усе більш підсилюється, тому що обсяг знань у світі до кінця ХХ століття зросте вдвічі, а обсяг інформації збільшиться більш ніж у 30 разів. Це явище, одержало назву “інформаційного вибуху”.
На початку 70-х років ХХ століття світове співтовариство вразила інформаційна криза, що насамперед проявилася в зниженні ефективності інформаційного обміну. Криза була обумовлена наступними причинами:
різко зріс обсяг даних;
між групами різних фахівців стало важко спілкуватися;
зріс обсяг неопублікованої інформації;
виросла проблема міжмовного обміну у світі.
Парадокс полягає в тім, що в умовах інформаційного “вибуху” (лавиноподібного росту обсягів соціоінформації) людство зіткнулося з проблемою інформаційного “голоду” (фізіологічними обмеженнями людини в сприйнятті і переробці інформації і труднощами у виділенні потрібної інформації з загального потоку).
У зв'язку зі збереженням темпів збільшення обсягу інформації однієї із самих актуальних і гострих проблем для людства є проблема створення, збереження й ефективного використання інформаційного ресурсу (ІР). Наприклад, самий великий ІР Росії зосереджений у ВИНИТИ: обсяг машинного ретрофонду реферативної інформації складає 16 млн. документів. У загальному обсязі ІР Росії найбільшу частину складає науково-технічна інформація, але в міру розвитку ринкових відносин усе активніше створюється і поширюється комерційна, ділова, правова й інша інформація. За даними Міннауки РФ щорічний приріст інформаційних масивів складає 11-12%, реалізується лише 3-4%. Причина - відсутність гарна організованого інформаційного ринку.
Вирішення даної проблеми полягає в створенні і використанні так званих інформаційних систем (ІС).
ІНФОРМАЦІЙНІ СИСТЕМИ — системи обробки даних про яку-небудь предметну область із засобами нагромадження, збереження, відновлення, пошуку і видачі даних.
Поява інформаційних систем, основним призначенням яких є вирішення відзначеної проблеми, стало відповіддю комп'ютерної індустрії на вимоги дня. Звичайно обсяги інформації, з якими доводиться мати справа інформаційним системам, досить великі, а сама інформація має досить складну структуру. Класичними прикладами інформаційних систем є банківські системи, системи резервування авіаційних або залізничних квитків, місць у готелях і т.д.
Відмінними рисами ІС є наступні:
наявність середовища, що забезпечує збереження і доступ до даних.
Як уже було сказано, будь-яка інформаційна система призначена для збору, збереження й обробки інформації. Тому в основі будь-якої інформаційної системи лежить середовище збереження й доступу до даних. В обчислювальних програмних системах наявність такого середовища не є обов'язковим. Основною вимогою до програми, що виконує чисельні розрахунки (якщо, звичайно, говорити про вирішення дійсно серйозних задач), є її швидкодія. Потрібно, щоб програма зробила досить точні результати за встановлений час. При вирішенні серйозних обчислювальних задач навіть на суперкомп'ютерах цей час може вимірятися тижнями, а іноді і місяцями Тому програмісти завжди дуже скептично ставляться до збереження даних у зовнішній пам'яті, і намагаються так організовувати програму, щоб протягом як можна більш довгого часу оброблювані дані містилися в основній пам'яті комп'ютера . Зовнішня пам'ять звичайно використовується для періодичного (нечастого) збереження проміжних результатів обчислень, щоб у випадку збою комп'ютера можна було продовжити роботу програми від збереженої контрольної крапки.
простий, зручний, легко освоюваний інтерфейс. Інформаційні системи, як правило, орієнтуються на кінцевого користувача, наприклад, банківського службовця. Такі користувачі можуть бути дуже далекі від світу комп'ютерів. Для них термінал, персональний комп'ютер чи робоча станція являють собою усього лише знаряддя їх, власної професійної діяльності. Інтерфейс інформаційної системи повинен надати кінцевому користувачу всі необхідні для його роботи функції, але в той же час не дати йому можливість виконувати які-небудь зайві дії. Зараз це графічний інтерфейс і в будь-якому випадку наявність розвинених інтерфейсних засобів є обов'язковим для будь-якої сучасної інформаційної системи.
ефективний доступ до даних;
надійність і тривалість збереження інформації.
Насамперед, здається безперечною думка про те, що найбільш істотною складовою є інформація, що довго накопичується і втрата якої непоправна.
Звичайно, рівень надійності і тривалість збереження інформації багато в чому визначаються конкретними вимогами до інформаційної системи. Наприклад, можна уявити собі малу торгову компанію зі швидким оборотом, в інформаційній складській системі якої досить підтримувати інформацію про товари, що є на складі, і про ще незадоволені заявки споживачів. Але хто знає, не буде потрібно чи згодом повна історія роботи складу з моменту заснування компанії.
можливість збереження даних, що володіють різними структурами. Наступною задачею, що повинне виконувати більшість інформаційних систем, - це збереження даних, що володіють різними структурами. Важко уявити собі більш-менш розвинену інформаційну систему, що працює з одним однорідним файлом даних. Більш того, розумною вимогою до інформаційної системи є те, щоб вона могла розвиватися. Можуть з'явитися нові функції, для виконання яких вимагаються додаткові дані з новою структурою. При цьому вся накопичена раніше інформація повинна залишитися збереженою.
введення, відновлення й видалення даних. Підтримка цих функцій істотно підвищує рівень вимог до інформаційних систем.
можливість роботи із системою з кількох робочих місць. Якщо говорити про великі інформаційні системи, то їхня наявність припускає можливість роботи із системою з кількох робочих місць. Деякі з кінцевих користувачів змінюють уміст бази даних (уводять, обновляють, видаляють дані). Інші виконують операції, зв'язані з вибіркою з бази даних. Треті роблять і те й інше. Уся проблема полягає в тому, що така колективна робота повинна вироблятися узгоджено, і бажано, щоб погодженість дій забезпечувалася автоматично.
ІС класифікуються за структурою, призначенню й способу доступу.
За структурою ІС поділяються на:
документографічні (бібліографічні, реферативні);
фактографічні;
числові;
повнотекстові і гіпертекстові;
лексикографічні.
По призначенню інформації, що міститься, ІС поділяються на:
ІС ділової інформації (соціальна, комерційна й ін. інформація, кадастри, регістри);
ІС інформації для фахівців (економічна, правоохоронна й ін. інформація);
ІС масової інформації.
По способу доступу ІС поділяються на:
ІС, розміщені на спеціальних комп'ютерах - серверах (доступні через мережі);
локальні ІС.
Таким чином, підводячи підсумок усьому вищесказаному можна зробити наступні висновки. У 70-х роках ХХ сторіччя людство зштовхнулося з необхідністю вирішення проблеми «інформаційного вибуху» і «інформаційного голоду». Вирішення даної проблеми було знайдено шляхом створення й використання інформаційних систем, технічною основою таких систем були комп'ютери й існуючі телекомунікаційні мережі, а програмною основою стали так називані бази даних. Про їх ми і поговоримо в наступному питанні.