Системы управления базами данных и их функции

В современной технологии баз данных для создания баз данных, их поддержки и обслуживания используется специализированное программное обеспечение - системы управления базами данных. СУБД — это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания и эксплуатации баз данных.

На этапе разработки баз данных СУБД служит для описания структуры базы данных: определения таблиц; определения количества полей; типа данных, отображающихся в них; размеров полей; определения связей между таблицами. Помимо таблиц большинство СУБД предусматривает создание специальных средств для работы с данными - форм, запросов.

Во время эксплуатации баз данных СУБД обеспечивает редактирование структуры базы данных, заполнение ее данными, поиск, сортировку, отбор данных по заданным критериям, формирование отчетов.

В информационных системах, которые работают на IBM-совместимых персональных компьютерах, большое распространение получили так называемые dBASE-подобные системы управления базами данных, например, dBASE, FoxPro и Clipper. Для пользователей существенным является то, что, отличаясь между собой командными языками и форматом индексных файлов, все эти СУБД используют одни и те же файлы баз данных с расширением .DBF, формат которых стал на некоторое время своеобразным стандартом баз данных.

В dBASE-подобных БД фактически использован реляционный подход к организации данных, т.е. каждый файл .DBF представляет собой двумерную таблицу, которая состоит из фиксированного числа столбцов и переменного числа строк (записей). В терминах, принятых в технической документации, каждому столбцу соответствует поле одного из пяти типов (N - числовое, С - символьное, D - дата, L -логическое, М - примечание), а каждой строке - запись фиксированной длины, состоящая из фиксированного числа полей. С помощью командных языков этих СУБД создаются и исправляются макеты файлов .DBF (описания таблиц), создаются индексные файлы, описываются процедуры работы с базами данных (чтение, поиск, модификация данных, составление отчетов и многое другое). Характерной особенностью файла .DBF является простота и наглядность: физическое представление данных на диске в точности соответствует представлению таблицы на бумаге. Однако в целом системы, построенные на основе файлов .DBF, следует считать устаревшими.

Большую популярность имеют и другие СУБД (с другим форматом файлов) - Paradox, Clarion и т.п. Следует подчеркнуть, что перечисленные системы ведут родословную от MS-DOS, однако ныне почти все они усовершенствованы и имеют версии для Windows.

Среди современных реляционных систем наиболее популярна СУБД для Windows - Access фирмы Microsoft, Approach фирмы Lotus, Paradox фирмы Borland. Многие из этих систем поддерживают технологию OLE и могут манипулировать не только числовой и текстовой информацией, но и графическими образами (рисунками, фотографиями) и даже звуковыми фрагментами и видеоклипами.

Перечисленные СУБД часто называют настольными, имея в виду сравнительно небольшой объем данных, обслуживаемых этими системами. Однако с ними часто работают не только индивидуальные пользователи, но и целые коллективы (особенно в локальных вычислительных сетях).

Вместе с тем в центр современной информационной технологии постепенно перемещаются более мощные реляционные СУБД с так называемым SQL-доступом. В основе этих СУБД лежит технология «клиент-сервер». Среди ведущих производителей таких систем — фирмы Oracle, Centura (Gupta), Sybase, Informix, Microsoft и другие.

 

19.Основные объекты базы данных MS Access и их назначение.

Ms Access

Основные объекты пользовательской СУБД MS Access 2007 (таблицы, запросы, отчеты, формы). Понятия: поле, запись, схема данных. Типы полей. Виды отношений.

База данных (БД, data base, DB) – это файл или набор файлов, хранящий структурированную определенным образом информацию, используемую под управлением СУБД.

Примеры баз данных: база данных школы, предприятия и т.д.

Система управления базой данных (СУБД, DBMS) – программная система, обеспечивающая определение физической и логической структуры базы данных, ввод информации и доступ к ней.

Microsoft Access 2007 является примером пользовательской (настольной) реляционной СУБД.

Назначение Microsoft Access – это создание, ведение и обработка данных.

Основные функции СУБД Access следующие:

Определение данных. Определяется, какая именно информация будет храниться в базе данных, задается структура данных  и их тип (например, количество цифр или символов), а также указывается то, как данные будут связаны между собой. Задаются форматы и критерии проверки данных.

Обработка данных. Данные можно обрабатывать самыми различными способами. Можно выбирать любые поля, фильтровать и сортировать данные. Можно объединять данные с другой связанной информацией и вычислять итоговые значения.

Управление данными. Указываются правила доступа к данным, их корректировки и добавления новой информации. Можно также определить правила коллективного пользования данными.

Косновным объектам, которыми оперирует база данных Access относятся: таблицы – объект, который определяется и используется для хранения данных

Cхемы данных – специальный чертеж, на котором отображены структуры таблиц (без данных), и связи между ними, называемые отношениями.

Всегосуществует три типа отношений:

“один-ко-многим”,“один-к-одному”, “многие-ко-многим”.

Каждаятаблица в БД состоит из строк и столбцов.

Строкапредставляет собой запись, т.е. полный набор данных об определенном объекте.

Столбецпредставляет собой поле, содержащее данные определенного типа и рода. Например, имя студента, его группу и т.д. Поле, значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называют ключевым полем (ключом).

Таблицув Microsoft Access можно создать тремя способами:

·        в режиме конструктора;

·        с помощью мастера;

·        путем ввода-вывода.

 

Запрос. Объект, который позволяет пользователю получить нужные данные из одной или нескольких таблиц. Для создания запроса можно использовать бланк QBE (запрос по образцу) или инструкции SQL (структурированный язык запросов). Можно создать запросы на выборку, обновление, удаление или добавление данных. С помощью запросов можно также создавать новые таблицы, используя данные из одной или нескольких существующих таблиц. Запрос формируется в оперативной памяти.

Форма. Объект, предназначенный в основном для ввода данных, отображения их на экране или управления работой приложения. Формы используются для того, чтобы реализовать требования пользователя к представлению данных из запросов или таблиц. Формы можно также распечатать. С помощью формы можно в ответ на некоторое событие, например изменение значения определенных данных, запустить макрос или процедуру VBA.

Отчет. Объект, предназначенный для создания документа, который впоследствии может быть распечатан или включен в документ другого приложения.

20.Организация поиска информации в документальных базах данных.

Использование концепции файлов и файловых групп для физического размещения хранимых   данных  упрощает управление  базами  данных  и дисковой памятью, а также обеспечивает гибкость при размещении конкретных объектов на устройстве или устройствах. Причем в этом случае обеспечивается реальное распределение данных между всеми входящими в группу файлами (отдельными дисковыми устройствами или RAID-массивами): дисковые устройства действительно одновременно, а не поочередно будут заполняться поступающими данными, поскольку данные будут пропорционально «чередоваться» по файлам группы .

 

 

Для повышения производительности системы в ряде случаев может использоваться индекс — отдельная физическая структура в  базе  данных , создаваемая на основе таблицы и предназначенная для ускорения выборки данных,  поиск  которых осуществляется по значению из проиндексированного столбца. Кроме того, индексы используются для обеспечения уникальности строк и столбцов таблиц, упорядочения данных таблицы в отдельном файле или группе файлов для повышения скорости доступа.

Однако наличие индекса замедляет такие операции с таблицей, как вставка, обновление и удаление данных: индексы являютсядинамически поддерживаемыми структурами, т. е. при вставке, удалении или обновлении данных  информация  в индексах также должна быть изменена для отражения выполненных в таблице изменений. Для такой обработки требуются дополнительные операции ввода-вывода.

Кластеризованный индекс представляет собой двоичное дерево, в котором на нулевом уровне (уровне листьев) содержатся страницы актуальных данных таблицы, а физическое расположение информации в данном индексе логически упорядочено. Такое размещение данных позволяет сократить время доступа к данным, но только при отборе по этому индексу. В других случаях это приводит к задержкам, так как доступ к данным осуществляется только через индекс и начинается всегда с корня.

Для отдельной таблицы можно построить только один кластеризованный индекс.

В случае не кластеризованный индексов страницы уровня листа содержат не текущие данные таблицы (как в случае кластеризованного индекса), а указатель на строку данных, включающий номер страницы данных и порядковый номер записи на станице.

Не кластеризованный индекс позволяет быстро получить доступ к данным и не требует физического переупорядочения строк данных таблицы. Для каждой таблицы можно создавать до 249 не кластерйзованных индексов.

 

21.Характеристика концептуальной и логической моделей данных. Основные отличия.

  Различают внешнюю, концептуальную, логическую (внутреннюю) и физическую модели данных.      

Внешняя	Для пользователей, абстрагируется от особенностей реализации. Данные описываются в терминах исследуемой области.
Концептуальная	Способ логического упорядочения данных.   иерархическая модель данных  сетевая модель данных  реляционная модель данных
Логическая   (внутренняя)	Методы доступа к данным, логическая структура файлов.
Физическая	Поддержка ОС и аппаратными средствами устройств хранения данных.

• Концептуальная модель представляет объекты и их взаимосвязи без указания способов их физического хранения.

        Таким образом, концептуальная модель является, по существу, моделью предметной области. При проектировании концептуальной модели все усилия разработчика должны быть направлены в основном на структуризацию данных и выявление взаимосвязей между ними без рассмотрения особенностей реализации и вопросов эффективности обработки. Проектирование концептуальной модели основано на анализе решаемых на этом предприятии задач по обработке данных.

        Концептуальная модель включает описания объектов и их взаимосвязей, представляющих интерес в рассматриваемой предметной области и выявляемых в результате анализа данных. Здесь имеются в виду данные, используемые как в уже разработанных прикладных программах, так и в тех, которые только будут реализованы.  Концептуальная модель транслируется затем в модель данных, совместимую с выбранной СУБД. Возможно, что отраженные в концептуальной модели взаимосвязи между объектами окажутся впоследствии нереализуемыми средствами выбранной СУБД. Это потребует изменения концептуальной модели.

        Версия концептуальной модели, которая может быть обеспечена конкретной СУБД, называется логической моделью.

• Логическая модель отражает логические связи между элементами данных вне зависимости от их содержания и среды хранения.

        Логическая модель данных может быть реляционной, иерархической или сетевой. Пользователям выделяются подмножества этой логической модели, называемые внешними моделями (в некоторых источниках их также называют подсхемами), отражающие их представления о предметной области. Внешняя модель соответствует представлениям, которые пользователи получают на основе логической модели, в то время как концептуальные требования отражают представления, которые пользователи первоначально желали иметь и которые легли в основу разработки концептуальной модели. Логическая модель отображается в физическую память, такую, как диск, лента или какой-либо другой носитель информации.

 

22.Реляционная модель данных. Особенности построения и использования.