1.3. Принципы функционирования субд

СУБД – это программа, реализующая следующие функции: 1) обмен управляющими воздействиями с прикладным программным обеспечением и операционной системой в процессе передачи данных из прикладной программы в БД и обратно; 2) преобразование данных в процессе передачи в соответствии с описанием внешних схем; 3) обеспечение защиты данных от несанкционированного доступа; 4) обеспечение многопользовательского доступа к данным. Перечислен минимальный набор функций, которым должна обладать СУБД.

Последовательность действий, осуществляемых в процессе чтения записей из БД:

1. Прикладная программа обращается в СУБД (механизм прерывания), передавая ей запрос соответствующего типа, имя внешней схемы и, возможно, пароль доступа.

2. СУБД находит описание внешней схемы, переносит его в буфер и при необходимости проверяет пароль доступа.

3. СУБД просматривает схему БД и выделяет отношения и связи, необходимые для реализации запроса. Осуществляется формальная оптимизация запроса.

4. СУБД просматривает физическое описание и определяет методы доступа для поиска данных. Одновременно выполняется физическая оптимизация запроса (минимизация количества операций ввода-вывода).

5. СУБД передает последовательность команд на чтение блоков операционной системе и передает ей управление.

6. Операционная система считывает блоки данных и записывает их в системные буфера. Затем передает управление СУБД.

7. СУБД преобразует данные в системных буферах в соответствии с описанием внешних схем, служебная информация обрабатывается в соответствии с физическим описанием.

Примечание. Пункты 4–7 выполняются циклически. Чем лучше СУБД оптимизирует запрос, тем меньше будет циклов.

8. После завершения формирования данных по запросу в системных буферах, СУБД передает их в рабочую область прикладной программы и передает ей управление.

При выполнении операции записи последовательность действий аналогичная, только поток данных направляется в обратную сторону.

1.4. Языковые средства для работы с бд

Для написания прикладной программы в качестве базисных языков могут быть использованы традиционные языки программирования. Однако средств этих языков недостаточно для реализации принципа независимости данных: описание данных и запросы к БД реализуются операторами традиционного языка. Следовательно, изменения в схеме БД приводят к необходимости переписывания таких программ.

Для решения этой проблемы традиционные языки программирования расширяются языком описания данных (ЯОД) и языком манипулирования данных (ЯМД). ЯОД предназначен для формирования внешних схем, схемы БД и физического описания данных: формируется структура записей, типы и имена атрибутов, устанавливаются взаимосвязи между данными. ЯОД физического уровня предназначен для формирования способов адресации и выбора методов доступа. ЯМД предназначен для формирования запроса к БД: поиск, дополнение, модификация и удаление. Расширением ЯМД являются системные утилиты для реорганизации данных.

2. Логическое описание и проектирование бд

2.1. Элементы данных и связи

Определение. Элементом данных называется поименованное неизменяемое атомарное данное, не допускающие декомпозиции, с определенным типом и наименованием. Причем наименование должно однозначно определять семантику элемента данных без какого-либо контекста.

Определение. Связи на схеме БД устанавливаются между отношениями, и отражают количественное соотнесение между связываемыми записями (кортежами) в прикладной области. Связи не должны иметь какой-либо семантики. Связи в БД классифицируются по количеству сопоставляемых друг другу записей.

На начальном этапе проектирования связи могут устанавливаться между элементами данных.

Типы связей:

1) 1:1 – "один к одному". Одному значению первого объекта соответствует не более одного значения второго объекта (номер студента  номер читательского билета);

2) М:1 – "многие к одному". Множеству значений первого объекта соответствует не более одного значения второго объекта (табельный номер сотрудника  должность сотрудника);

3) 1:М – "один ко многим". Одному значению первого объекта соответствует множество значений второго объекта, где М{0,1,2...} (должность сотрудника  табельный номер сотрудника);

4) М:М – "многие ко многим". Множеству значений первого объекта соответствует множество значений второго объекта (должность сотрудника  разряд ЕТС сотрудника).

Правило склейки записей. Если между элементами данных A и B установлена связь типа 1:1 или М:1, то элемент данных B присоединяется к элементу данных A, образуя логическую запись (тип записи). Элемент данных A в этом типе записи будет ключевым.

Определение (предварительное). Минимальная совокупность атрибутов в отношении, значения которых однозначно определяют объект (кортеж) в отношении, называется первичным ключом этого отношения.