2к4с Управление данными / 01.03.2015 КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ УД_0

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по дисциплине Управление данными

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Информация – любые сведения и каком-либо событии, процессе,

объекте.

Данные- это информация, представленная в определенном виде,

позволяющем автоматизировать ее сбор, хранение и дальнейшую обработку

человеком или информационным средством.

База данных (БД) – это поименная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области.

Система управления базами данных (СУБД) – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.

Автоматизированная информационная система (АИС) – это система, реализующая автоматизированный сбор, обработку,

манипулирование данными, функционирующая по основе ЭВМ,

включающая соответствующее программное обеспечение и персонал.

Предметная область системы (ПрО) – это часть реального мира, которая определяется информационными потребностями всей совокупности пользователей ИС.

Банк данных (БнД) – это система специальным образом организованных данных: баз данных, программных, технических, языковых,

организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения

использования данных.

Задачи обработки данных – это специальный класс решаемых на ЭВМ задач, связанных с видом, хранением, сортировкой, отбором по заданному условию и группировкой однородной структуры.

Приложения – отдельные программы или комплекс программ,

реализующих автоматизацию решение прикладных задач обработки данных.

ФАКТОРЫ, ПРЕДОПРЕДЕЛИВШИЕ НАПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЯ

ТЕХНОЛОГИЙ БАЗ ДАННЫХ

обеспечение надежности хранения информации;

снижение трудоемкости обработки информации;

возможность независимости сбора и актуализации данных.

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ:

1. Последовательная организация файлов при обработке данных

60-е годы: ЭВМ первого и второго поколения – обработка информации осуществлялась при помощи операций ввода-вывода, для которой характерно:

последовательная организация файлов при обработке данных;

значительная степень избыточности данных в файлах;

отсутствие централизованных методов управления доступом к информации;

значительные затраты труда программистов как на создание приложения, так и на поддержание его работы;

сложности администрирования режимов доступа к файлу, а

следовательно и сложность реализации многопользовательского режима работы.

2. Организация файлов произвольного доступа к данным

Файлы произвольного доступа к данным

– новый этап развития ИС:

отсутствие необходимости просмотра всех предшествующих

записей;

некоторое различие логической и физической структур данных;

некоторая независимость программ данных.

Недостатки организации файлов произвольного доступа к данным

3. Этап развития БД и СУБД

1968 год –введение в эксплуатацию первой промышленной СУБД системы IMS фирмы IBMреализация новой концепции в технологии БД.

Организация централизованных БД на больших машинах под управлением мощных мультипрограммных операционных систем.

В новой концепции развития БД И СУБД система управления базой данных рассматривается, как:

СУБД –это программное обеспечение, позволяющее:

определять базу данных, структуры ее данных, задавать ограничения для хранимых данных;

представлять контролируемый доступ к информации БД;

обеспечивать целостность данных;

осуществлять поддержку обеспечения безопасности данных;

управлять многопользовательским режимом работы;

восстанавливать информацию базы данных, потерянную в результате различных аппаратных или программных сбоев.

4.«Персонализация баз данных»

Персональные СУБД:

поддержка реляционной модели данных;

развитый и удобный интерфейс;

разнообразный инструментарий для разработки готовых приложений без программирования;

сравнительно невысокие требования к техническим параметрам аппаратного обеспечения;

ориентация на создание БД в монопольном режиме работы;

практическое отсутствие функций администрирования БД.

5.Серверы баз данных

Современные базы данных (серверы баз данных) мощное и надежное

прикладное программное обеспечение для коллективной работы с данными:

способны работать на компьютерах различной архитектуры под управлением разных ОС;

обеспечивают поддержку полной реляционной модели данных,

обеспечивая целостность категорий и целостность на уровне ссылок;

сетевые СУБД предназначены для поддержки многопользовательского режима работы с БД и возможности децентрализованного хранения данных;

СУБД имеют развитые средства администрирования БД и средства защиты хранимой в них информации.

РОЛЬ И МЕСТО БАНКОВ ДАННЫХ

В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ

Банк данных является обеспечивающей системой в составе автоматизированных систем. При этом выполняет следующие задачи:

поддержание информационной модели в требуемом состоянии и обеспечение запросов пользователей. Задача поддержания информационной модели в необходимом состоянии требует, чтобы в банке данных выполнялись операции хранения и модификации информационной модели в соответствии с возникающими изменениями в состоянии объектов предметной области.

Задача обеспечения запросов пользователей рассматривается в двух аспектах: во-первых, определение границ конкретной предметной области и разработка описания соответствующей информационной модели. Банк данных должен обеспечить автоматизированную систему всей необходимой информацией, а во-вторых, разработка банка данных, ориентированного на эффективное обслуживание запросов пользователей.

Таким образом, необходим анализ типов и видов запросов тех лиц,

которые пользуются услугами банка данных, а также необходим анализ функциональных задач автоматизированной системы, для которой банк данных является источником информации.

ПОЛЬЗОВАТЕЛИ БАНКОВ ДАННЫХ

Обслуживающий персонал включает программистов, инженеров по техническому обслуживанию ЭВМ, административный аппарат, в том числе администратора БД. Их задача — контроль за работой БнД, обеспечение совместимости и взаимодействия всех составляющих, а также управление функционированием БнД, контроль за качеством информации и удовлетворение информационных потребностей.

Администратор (АБД) управляет данными, персоналом,

обслуживающим БнД. Важной задачей администратора БД является защита данных от разрушения, несанкционированного и некомпетентного доступа.

Администратор предоставляет пользователям большие или меньшие полномочия на доступ ко всей или части базы. Для выполнения функций администратора в СУБД предусмотрены различные служебные программы.

Администрирование базой данных предусматривает выполнение функций обеспечения надежной и эффективной работы БД, удовлетворение информационных по­требностей пользователей, отображение в базе данных динамики предметной области.

 Главными пользователями баз и банков данных являются конечные пользователи, т.е. специалисты, ведущие различные участки экономической работы. Они различаются по квалификации, степени профессионализма,

уровню в системе управления: главный бухгалтер, бухгалтер, операционист,

начальник кредитного отдела и т.д. Удовлетворение их информационных потребностей — это решение большого числа проблем в организации внутримашинного информационного обеспечения.

 Специальную группу пользователей БнД образуют прикладные программисты. Обычно они играют роль посредников между БД и конечными пользователями, так как создают удобные пользовательские программы на языках СУБД.

КОМПОНЕНТЫ БнД

Данные БнД:

имена, типы, размеры элементов данных;

имена связей;

ограничение целостности данных;

имена зарегистрированных пользователей и их права по доступу

кданным;

используемые индексы и структуры хранения

Вычислительная система

К аппаратным (техническим) средствам БнД относятся процессоры,

устройства ввода-вывода, внешние запоминающие устройства, каналы связи.

В каждом конкретном случае, в зависимости от особенностей используемой СУБД и проектируемого на ее основе БнД, состав технических средств может быть различным.

Обслуживающий персонал

Обслуживающий персонал (ОП) – это лица, прямыми обязанностями которых является создание и поддержание корректного функционирования банка данных.

ОП ответственен за работу БнД и прикладного программного обеспечения. К ОП относятся: разработчики и администраторы банка данных, аналитики и программисты.

Компоненты банка данных

С функционально-организационной точки зрения БнД – сложная человеко-машинная система, включающая подсистемы:

информационная база

лингвистические средства

программные средства

технические средства

организационно-административные подсистемы

нормативно-методическое обеспечение

Информационная база

Данные, отражающие состояние определѐнной предметной области и используемые информационной системой, принято называть

информационной базой.

Информационная база состоит из двух компонентов:

коллекции записей собственно данных;

описания этих данных – метаданных.

Данные отделены от описаний, но в то же время данные не могут использоваться без обращения к соответствующим описаниям.

В базах данных три уровня представления данных – концептуальный,

внутренний и внешний.

Внешний уровень представления обеспечивает именно эту форму обмена данными.

Внутренний уровень – глобальное представление БД, определяет необходимые условия для организации хранения данных на внешних запоминающих устройствах.

Описание БД на концептуальном уровне представляет собой обобщенный взгляд на данные с позиции предметной области (разработчика приложений, пользователя или внешней информационной системы).

Лингвистические средства

Многоуровневое представление БД предполагает соответствующие описания данных на каждом уровне и согласование одних и тех же данных на различных уровнях. С этой целью в состав СУБД включаются специальные языки для описания представлений внутреннего и внешнего уровней. Кроме того, СУБД должна включать в себя язык манипулирования данными (ЯМД).

Для выражения обобщенного взгляда на данные применяют язык описания данных (ЯОД) внутреннего уровня, включаемый в состав СУБД.

Описание представляет собой модель данных и их отношений, т.е. структур,

из которых образуется БД.

Языки баз данных

Язык определения данных (ЯОД) – язык, с помощью которого описывается предметная область: именуются объекты, определяются их свойства и связи между объектами;

Результат компиляции ЯОД – операторов является набор таблиц,

хранимый в системном каталоге, в котором содержатся метаданные.

Программные средства

Всоставе программных средств обычно выделяют следующие компоненты:

ядро, обеспечивающее управление данными во внешней и оперативной памяти, а также протоколирование изменений;

процессор языка базы данных, обеспечивающий обработку

(трансляцию или компиляцию) и оптимизацию запросов на выборку и

изменение данных;

подсистему (библиотеку) поддержки программных вызовов,

которая обслуживает прикладные программы управления данными,

взаимодействующие с СУБД через средства пользовательского интерфейса;

сервисные программы (системные и внешние утилиты),

обеспечивающие настройку СУБД, восстановление после сбоев и ряд дополнительных возможностей обслуживания.

Технические средства

Для реализации промышленных БД используется специализированные серверы БД, имеющих повышенную отказоустойчивость, с высоко производительными подсистемами ввода-вывода и развитой периферии

ФУНКЦИИ СУБД

Управление данными во внешней памяти;

Управление транзакциями, которая является последовательностью операций над БД;

Восстановление БД;

Поддержка БД;

Словарь данных;

Управление параллельным доступом;

Управление буферами оперативной памяти;

Контроль доступа к данным;

Поддержка обмена данными;

Поддержка целостности данных;

Поддержка независимости данных.

Трехуровневая структура СУБД

При выполнении основных из этих функций СУБД должна

использовать различные описания данных. Очевидно, что в таких описаниях

обязательно должны быть учтены:

сущности интересующей предметной области;

атрибуты, характеризующие неотъемлемые свойства каждой

сущности;

связи ассоциирующие выделенные сущности.

С самых общих позиций, в архитектуре современных СУБД выделяют три уровня абстракций, т.е. три уровня описания элементов хранимых данных. Эти уровни составляют трехуровневую архитектуру, которая охватывает внешний, концептуальный и внутренний уровни.

Назначение трехуровневой архитектуры СУБД

Основное назначение трехуровневой архитектуры обеспечение независимости данных, то есть изменения на нижних уровнях никак не влияют на верхние уровни.

Различают два типа независимости данных:

 логическая независимость от данных – полная защищенность внешних схем от изменений, вносимых в концептуальную схему;

 физическая независимость от данных означает защищенность концептуальной схемы от изменений, вносимых во внутреннюю схему.

ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ БД

Жизненный цикл системы БД определяет жизненный цикл всей информационной системы организации, так как БД является фундаментальным компонентом информационной системы.

1. Планирование разработки БД

Это разработка стратегического плана в процессе, которой осуществляется предварительное планирование конкретной СУБД.

Это определение трех основных компонентов: объема работ, ресурсов и стоимости проекта.

Это разработка стратегического плана в процессе, которой осуществляется предварительное планирование конкретной СУБД.

Это определение трех основных компонентов: объема работ, ресурсов и стоимости проекта.

Проектирование БД

Основные цели проектирования БД:

Представление данных и связей между ними, необходимых для всех основных областей применения данного приложения и любых существующих групп пользователей;

Создание модели данных, способной поддерживать выполнение любых транзакций обработки данных;

Разработка предварительного варианта проекта, структура которого позволяет удовлетворить требования, предъявляемые к производительности системы.

Всоздании БД как модели выделяют:

Объектную (предметную) систему, представляющую фрагмент реального мира;

Информационную систему, описывающую некоторую объектную

систему;