Лекция 6
Введение в обработку данных. Среда хранения и средства обработки информационных массивов. Эволюция и характеристика концепций обработки данных. Обобщенная схема выборки
данных в ОС и СУБД
Термины логический и физический как отражение различия аспектов представления данных
Логическое представление
указывает на то, как данные используются в прикладной программе, т.е. отражает логику обработки.
Логическая запись –
идентифицируемая (именованная)
совокупность элементов или агрегатов данных, восприни- маемая прикладной программой как единое целое при обмене информацией с внешней памятью.
Физическое представление –
это то, как данные хранятся на
физическом носителе.
Физическая запись -
совокупность данных, которая может быть считана или записана как единое целое одной командой ввода-вывода.
Схема организации файлового ввода-вывода
|
Оперативная память |
Прикладная |
|
|
|
|
Рабочая область |
программа |
|
прикладной программы |
|
|
|
ОС |
Запись I |
|
|
|
|
Файловая система |
|
Системный буфер |
Драйвер |
|
устройства |
|
Запись I |
Запись I+1 |
Подсистема ввода- |
|
|
|
|
|
вывода |
Буфер устройства |
Магнитный Диск |
|
Определение данных
Определение файла
Логическая структура устройства
Параметры устройства
Запись I
Контроллер
устройства
Запись I-1 |
Запись I |
Запись I+1 |
|
|
Сектор 1 |
Сектор 2 |
Сектор 3 |
Сектор 1 |
Сектор 2 |
|
Кластер К |
|
|
Кластер К+1 |
Эволюция концепций обработки данных
начало 60-х годов |
Простые (линейные) |
|
файлы данных |
||
|
||
конец 60-х годов |
Методы доступа к записям |
начало 70-х годов |
Первые СУБД |
настоящее время |
СУБД |
Простые (линейные) файлы данных
Файл |
Файл |
логически |
физических |
х записей |
записей |
ПО
ввода/
вывода
•Записи в файлах размещаются и обрабатываются последовательно.
•Физическая структура хранения данных точно такая же, как логическая.
•Прикладной программист определяет физическое расположение данных и включает формирование физической структуры в прикладные программы.
• Если структура данных или запоминающее устройство изменяется, прикладную программу необходимо переписать.
•Наборы данных обычно создаются и оптимизируются для одного приложения.
Логический
файл
Логический
файл
Методы доступа к записям
Последовате льный набор данных
Метод
доступа
Набор данных прямого доступа
Метод
доступа
с
адресаци
ей
•Логическая и физическая структуры файла различаются между собой, но вза- имосвязь между ними достаточно простая.
• Запоминающее устройство можно ме- нять без изменения прикладной программы.
•Файл создается в прикладной про- грамме как набор данных с после- довательным, индексно-последовательным или с прямым доступом (по физическому адресу).
•Типовое программное обеспечение системы обработки данных представляет собой методы доступа, но не «управление данными».
•Данные разрабатываются и опти- мизируются для одного приложения.
•Средства обеспечения защиты данных недостаточно надежные.
Первые системы управления базами
данных
Логические Физическая файлы база данных
прикладных
программ
•Различные логические файлы могут быть получены из одних и тех же физических данных.
•Доступ к одним и тем же данным может осуществляться различными приложениями по различным путям.
•Данные адресуются на уровне полей и групп.
•Используется поиск по многим ключам.
•Физическая структура данных независима от прикладных программ.
•Элементы данных являются общими для различных приложений. Отсутствие избыточности способ- ствует целостности данных.
|
Системы управления базами |
|
|
|||||||
|
Глобальное |
данных |
|
|
|
|
|
|||
Логические |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
логическое |
|
|
|
Логическая |
независимость |
данных |
||||
файлы |
|
Физическая |
|
|||||||
описание данных |
означает, |
что |
общая |
логическая |
||||||
прикладных |
Концептуальная |
база |
||||||||
программистов |
схема |
|
данных |
структура данных может быть изменена |
||||||
|
|
|
|
без изменения прикладных программ. |
||||||
|
|
|
|
|
Физическая |
независимость |
данных |
|||
|
|
|
|
означает, что физическое расположение |
||||||
|
|
|
|
и |
организация |
данных |
могут |
|||
|
|
|
|
изменяться, не вызывая при этом |
||||||
|
|
|
|
изменения |
ни |
общей |
логической |
|||
|
|
|
|
структуры |
данных, |
ни |
прикладных |
|||
|
|
|
|
программ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Система |
обеспечивает |
привязку |
|||
|
|
|
|
данных — |
связывание |
физического |
||||
|
|
|
|
представления данных с |
программой, |
|||||
|
|
|
|
которая эти данные использует, путем |
||||||
|
|
|
|
преобразования обращения прикладной |
||||||
Независимость |
Независимость |
программы к логической записи (или к |
||||||||
логических |
физических |
ее элементам) в машинные обращения к |
||||||||
данных |
|
данных |
физической записи и ее элементам. |
|||||||
|
|
|
|
|||||||
Схема управления данными в СУБД
Элементы данных
Рабочий буфер
Системный буфер
База данных
Клиентское 
приложение 
Структуры данных
приложения
СУБД |
Управлениеоступомд |
Внешняя схема |
Управление данными |
||
|
|
|
|
|
Концептуальная |
|
|
схема |
|
|
Физическая схема |
Управление |
ОС |
|
|
|
|
вводом- |
|
|
выводом |
|
|
Отличительные особенности обработки
данных, характерные для файловых систем
•файл, как правило, представляет собой совокупность записей одного типа, доступ к которым определяется типом организации файла и осуществляется только средствами операционной системы;
•файл описывают и используют в прикладной программе, работающей с данными.