Лекция: Базы данных
Лекция посвящена рассмотрению основных понятий теории баз данных и основных моделей данных, на которых строятся современные БД.
Цель: выявить основные структурные элементы баз данных и основные принципы, используемые при их разработке.
Основные понятия
Существуют различные определения понятия база данных (БД). Чаще всего под БД понимается поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к некоторой предметной области. Однако в этом случае БД весьма трудно отличить от обычной картотеки или архива документов.
Можно выделить три свойства, которые отличают БД от простой совокупности данных:
БД хранится и обрабатывается в вычислительной системе.
Данные в БД хорошо структурированы, т.е. выделены основные элементы, их типы и связи между элементами, а также ограничения на допустимые операции.
Обеспечивается поиск и обработка данных.
Наиболее распространенным типом БД являются реляционные базы данных. Рассмотрим основные структурные элементы реляционной БД:
Поле – элементарная единица организации данных. Для описания поля используют характеристики: имя, тип, длина, точность и т.д. Соответствует столбцу в таблице.
Запись – совокупность логически связанных полей. Соответствует строке в таблице.
Собственно таблица (отношение).
Система баз данных
Система баз данных (СБД) – это компьютеризированная система структурированных данных, основная цель которой хранение информации и предоставление ее по требованию.
Различают однопользовательские и многопользовательские системы.
Однопользовательская система (Single-user system) – это система, в которой в одно и то же время к БД может получить доступ только один пользователь.
Многопользовательская система (Multi-user system) – это система, в которой в каждый момент времени к БД могут получить доступ несколько пользователей. Основная задача такой системы – позволить пользователю работать с БД как с однопользовательской.
Обычно в СБД выделяют четыре основных элемента:
Данные.
Аппаратное обеспечение.
Программное обеспечение (ПО).
Пользователи.
Упрощенная схема СБД представлена на рис. 1.1.
Рис. 1.1. Элементы системы баз данных
Данные
Данные в БД можно охарактеризовать как интегрированные и общие. Интегрированные данные можно представить как объединение нескольких отдельных файлов, полностью или частично неперекрывающихся. В случае общих данных отдельные области данных можно использовать нескольким различным пользователям.
Аппаратное обеспечение
К нему относятся:
накопители для хранения информации вместе с устройствами ввода/вывода;
процессор вместе с основной памятью, которая используется для поддержки работы ПО системы.
Программное обеспечение
Основная часть ПО – это система управления базами данных, СУБД (DBMS – DataBase Management System – диспетчер БД).
Основная функция СУБД – предоставление пользователю возможности работать с БД, не вникая в детали на уровне аппаратуры.
СУБД поддерживает пользовательские операции высокого уровня. К таким операциям относятся и операции, выполняемые с помощью языка SQL (Structured Query Language, структурированный язык запросов) – специального языка БД. СУБД хотя и основной, но не единственный программный компонент системы, среди других можно назвать утилиты, средства разработки приложений, генераторы отчетов и другие.
Пользователи
Различают три группы пользователей СБД:
Прикладные программисты. Для целей разработки прикладных программ, которые используют базы данных, применимы различные языки и среды программирования: Visual Basic, C++, Java, C# и другие. Прикладные программы получают доступ к базе данных посредством выдачи соответствующего запроса к СУБД (обычно это операторы SQL).
Конечные (рядовые) пользователи. Конечный пользователь может получать доступ к базе данных, применяя одно из интерактивных приложений. Многие СУБД предоставляют не только средства для выполнения запросов SQL, но и графические утилиты, позволяющие создавать запросы без знания SQL.
Администраторы БД. Занимаются управлением работы сервера БД.