- •Кафедра «Информационные технологии»
- •Лекции 8, 9
- •1. Информационные системы и базы данных: концепция интеграции данных, назначение, основные понятия
- •В широком понимании под определение ИС подпадает любая система обработки информации.
- •Иногда используется более узкая трактовка понятия ИС как совокупности аппаратно-
- •Банк данных - разновидность ИС, в которой реализованы функции централизованного хранения и накопления
- •База данных (БД) - совокупность специальным образом организованных (структурированных) данных, хранимых в памяти
- •Система управления базами данных (СУБД) - комплекс языковых и программных средств,
- •Одни из первых СУБД:
- •Приложение - программа или комплекс
- •Для работы с БД часто достаточно средств СУБД и не нужно использовать приложения,
- •Словарь данных (СД) - подсистема БнД для централизованного хранения информации о структурах данных,
- •Функционально СД присутствует во всех БнД, но не всегда выполняющий эти функции компонент
- •Администратор базы данных (АБД) - лицо или группа лиц, отвечающих за выработку
- •Вычислительная система (ВС) - совокупность взаимосвязанных и согласованно действующих ЭВМ или процессоров и
- •Предпосылки появления БД и СУБД
- •Преимущества нового подхода:
- •Взаимодействие программ с данными при независимой работе (слева) и при использовании СУБД (справа)
- •Упрощенная схема системы баз данных
- •Основные компоненты СУБД
- •Основные функции СУБД
- •Основные функции СУБД
- •Основные функции СУБД
- •Основные функции СУБД
- •2. Виды архитектуры ИС на основе БД. Три уровня архитектуры БД: физическая,
- •Сервер определенного ресурса в компьютерной сети - компьютер (или программа), управляющий этим ресурсом,
- •Основное преимущество организации ИС
- •Структура ИС с файл-сервером
- •В ИС архитектуры файл-сервер по запросам пользователей файлы БД передаются на ПЭВМ, где
- •Структура ИС с сервером БД
- •При клиент-серверной архитектуре сервер БД выполняет основную обработку данных. Формируемые пользователем или приложением
- •Для создания и управления ПБД и приложений, работающих с ними, используются различные СУБД:
- •Другие преимущества клиент-серверной архитектуры
- •Три уровня архитектуры БД
- •Согласно требованиям стандартной архитектуры
- •Три уровня архитектуры ANSI/SPARC
- •Детальная схема архитектуры СУБД
- •3. Классификация СУБД, функции
- •Классификация СУБД по виду программы
- •«традиционные» СУБД, сначала - для больших машин, затем - для мини-ЭВМ и ПЭВМ.
- •Серверы БД предназначены для организации центров обработки данных в сетях ЭВМ. Эта группа
- •Клиентские программы для серверов БД -
- •Средства разработки программ работы с БД
- •Классификация СУБД (и БД) по модели данных
- •Представление связей между объектами в иерархической модели данных
- •Для описания структуры (схемы) иерархической БД на некотором языке программирования используется тип данных
- •Данные в иерархической БД
- •Представление связей между объектами в сетевой модели данных
- •Пример схемы сетевой БД
- •Основные компоненты реляционного отношения
- •Основные компоненты реляционного отношения
- •Элементы реляционной модели
- •Пример реляционной БД –
- •Пример реляционной БД – Часть БД о покупателях и договорах
- •Реляционные СУБД опираются на прочный теоретический фундамент. В их основе - простое представление
- •Для описания реляционного подхода используется простой и в то же время мощный математический
- •Несмотря на теоретическую проработанность, реляционные системы не сразу получили широкое распространение, их эффективная
- •3.2. Функции, выполняемые различными видами СУБД
- •Для работы с данными СУБД предоставляет программам / пользователям 2 типа языков:
- •ЯОД (DDL) и ЯМД (DML) в разных СУБД могут
- •Перечисленные выше функции СУБД, в свою
- •В разных системах может различаться:
- •Управление буферами оперативной памяти
- •Управление транзакциями
- •Управление транзакциями
- •Перевод денег с одного счета на другой в
- •Пример транзакции – более детальный
- •Контроль транзакций важен в
- •При параллельном выполнении смеси транзакций возможно возникновение
- •Ведение журнала изменений в БД
- •Обеспечение целостности и безопасности БД
- •4. Разработчики и пользователи ИС на основе СУБД
- •Принципы работы прикладных программ с БД
- •Вторая группа - конечные пользователи, работают с БД через рабочую станцию (терминал); получают
- •Третья группа - администратор данных (АД)
- •АБД – технические специалисты, реализующие
- •5. Принципы разработки и выполнения приложений при работе с БД
- •Существующие СУБД поддерживают следующие
- •Ручное кодирование - текст программ приложений набирается вручную, затем - отладка.
- •Средства визуального программирования приложений - развитие идеи использования генераторов приложений - приложение «строится»
- •Виды приложений
- •Интерпретируемые приложения - без среды СУБД не выполняются. Выполнение приложения: СУБД анализирует содержимое
- •Приложения с псевдокомпиляцией -
- •используют для запрета модификации
- •Преимущества независимых приложений
- •Преимущества интерпретируемых приложений
- •6. Основы OLAP-технологий
- •Термин OLAP - Кодд (E. F. Codd), 1993 г. Главная идея OLAP -
- •OLAP используется аналитиками для быстрой обработки сложных запросов к БД. Служит для подготовки
- •Действие OLAP. OLTP и OLAP
- •Термин OLTP применяют также к системам (приложениям). OLTP-системы предназначены для ввода, структурированного хранения
- •OLTP-системы проектируются, настраиваются и оптимизируются для выполнения максимального количества транзакций за
- •«Недостаток» OLTP – относительно медленное выполнение сложных многотабличных запросов
- •Реляционное и многомерное представление
- •Примеры трехмерных моделей
- •Примеры бизнес-приложений Data Mining
- •SSIS
- •SQL Server 2005: Analysis
- •SQL Server 2005: Data Mining
- •SQL Server 2005: Значение Data Mining
- •SQL Server 2005: Data Mining
Для работы с БД часто достаточно средств СУБД и не нужно использовать приложения, создание которых требует программирования.
Приложения разрабатывают главным образом в случаях, когда:
•требуется обеспечить удобство работы с БД неквалифицированным пользователям
(неспециалистам в ИТ-области);
•интерфейс СУБД не устраивает пользователей.
11
Словарь данных (СД) - подсистема БнД для централизованного хранения информации о структурах данных, взаимосвязях файлов БД, типах данных и форматах их представления, принадлежности данных пользователям, кодах
защиты и разграничения доступа и т. п.
Термину СД часто соответствует термин метаданные («данные о данных»),
подчеркивающий назначение СД – описать «устройство БД» до занесения конкретных «просто данных» выбранной предметной области.
12
Функционально СД присутствует во всех БнД, но не всегда выполняющий эти функции компонент имеет именно такое название. Чаще всего функции СД выполняются СУБД и вызываются из основного меню системы или реализуются с помощью ее утилит.
Например, в СУБД MS Access функции СД
реализуются через служебные таблицы, доступные администратору БД, и часть метаданных заносится пользователем при проектировании БД в режиме Конструктор.
13
Администратор базы данных (АБД) - лицо или группа лиц, отвечающих за выработку
требований к БД, ее проектирование, создание,
эффективное использование и сопровождение.
В процессе эксплуатации АБД следит за работой ИС, обеспечивает защиту данных, контролирует избыточность, непротиворечивость, сохранность и
достоверность хранимой в БД информации. Для
однопользовательских ИС функции АБД обычно возлагаются на лиц, непосредственно
работающих с приложением БД.
14
Вычислительная система (ВС) - совокупность взаимосвязанных и согласованно действующих ЭВМ или процессоров и др. устройств, обеспечивающих автоматизацию процессов приема, обработки и выдачи информации потребителям.
Основные функции БнД - хранение и обработка данных => ВС должна иметь приемлемые мощность центральных процессоров и объем оперативной и внешней памяти прямого доступа.
Обслуживающий персонал - поддержание технических и программных средств в рабочем состоянии (профилактические, регламентные, восстановительные и др. работы по планам и по необходимости). 15
Предпосылки появления БД и СУБД
Понятия база данных — БД (database — DB) и СУБД (Database Management System — DBMS)
- с середины 1960-х гг. - ЭВМ начали активно использовать в управлении, переход от отдельных задач к комплексной автоматизации управления, увязывая все задачи в единое целое общей целью.
Раньше – многократный ввод / вывод одинаковых данных (пример - управление предприятием: персональные сведения о работниках используются в разных задачах (отделах): кадрового учета, начисления зарплаты, планирования и т. д.).
Лучше - ввести эти данные один раз, создав БД, и предоставив всем прикладным программам
(отделам) право получать необходимые сведения из
этой БД.
16
Преимущества нового подхода:
•однократный ввод данных => резкое сокращение затрат труда;
•независимость программ от данных =>
возможность независимо менять те и другие;
•сокращение затрат на программирование.
Т.к. многие операции с данными являются стандартными (ввод, контроль, поиск, защита), то вместо программирования их каждый раз заново всю работу с данными выносят в одну большую и сложную программу — СУБД.
17
Взаимодействие программ с данными при независимой работе (слева) и при использовании СУБД (справа)
18