Введение
Концепция баз данныхоснована на идее выделения данных из программ в отдельную категорию, несвязанную с конкретной программной обработкой.
База данныхможет быть определена как совокупность упорядоченных, структурированных массивов, взаимосвязанной информацией, которая хранится в ЭВМ и используется многими пользователями.
База данныхможет быть определена как совокупность логически связанных файлов данных, описывающих некоторую предметную область.
Теория баз данныхявляется научной дисциплиной, обладающей собственным понятийным аппаратом, предметом исследования и теоретическими результатами.
Теория баз данных используется в достижении различных областей знаний: операционных систем, технологии программирования, искусственного интеллекта.
Математический аппаратсоставляет теория множеств, алгебра логики, теория графов.
Технология баз данныхвключает методологию и эксплуатацию ба данных, а также инструментальные средства для поддержки разработчиков и администраторов БД.
Предметная областьможет быть определена как часть реального мира, которая отображается с помощью банка данных.
Банк данных– это БД в совокупности с СУБД (система управления БД) применимой для ее создания и эксплуатации.
Предметная областьможет быть описана множеством информационных объектов и связями между ними.
Информационный объект– это некоторое понятие или процесс, относящийся к предметной области, о котором хранятся описательные сведения. Каждый объект описывается в виде: <имя объекта, имя характеристики, значение характеристик>.
Для определения характеристик объектов используется понятие поля, которое является наименьшей и логически неделимой единицей информации. Поле определяется именем и множеством допустимых значений.
Принимаемые полями значения называют данными.
Запись– это совокупность значений всех полей, которые описывают конкретный объект.
Множество однотипных записей называют файлом данных.
Между полями между записями и между файлами существует сложная система взаимосвязей. Среди всех полей, описывающих некоторый объект можно выделить одну или несколько, по значению которых однозначно определяется объект в БД. Такое поле называют ключом.
Элементы не входящие в состав ключа называют неключевыми атрибутами. Соответственно, входящие называют ключевыми атрибутами.
Пользователями БД могут быть как специалисты, так и программы , обрабатывающие данные в автоматическом режиме.
Технологией БД предполагается , что создание БД, ее поддержка и обеспечение доступа пользователей осуществляется централизованно с помощью специального программного обеспечения (СУБД).
Рис.1 Cвязь программ и данных при использовании СУБД
Согласно концепции БД централизованное управление данными должно обеспечиать выполнение следующих требований:
Производительность системы. Производительность оценивается временем реакции системы, т.е. временем получения ответа на запрос.
Минимальное дублирование данных. Дублирование данных неэффективно вследствие следующих причин:
- дорого, т.к. требуется больше памяти для хранения
дублируемых данных.
- требуется более одной операции при обновлении
данных. Из-за этого (дублирования) различные
копии данных могут быть на разных стадиях
обновления и БД может содержать противоречивую
информацию.
Целостность БД– это непротиворечивость, согласованность, достоверность данных, содержащихся в БД в любой момент времени. Целостность достигается с помощью определенных процедур, исключающих занесения в БД неверной информации. Для обеспечения целостности данных необходимо так организовать обновления и хранения данных, чтобы в случае программы и / или аппаратных сбоев система могла восстановить данные без потери.
Безопасность и хранение информации в БД.Под безопасностью понимают защиту данных от случайного или преднамеренного доступа к ним лиц, не имеющих на это право или запрет несанкционированного доступа. Секретность –это право отдельных лиц или организаций решать как и в каком количестве информация может быть передана другим лицам и организациям. Для обеспечения безопасности и секретности используется программная и аппаратная система контроля и ограничения лицам и организациям доступа.
Независимость данных. Независимость обеспечивается тем фактом, что пользователи работают с БД как с единым целым и не знают внутреннего представления данных. СУБД обеспечивает два уровня независимости:
1-й уровень -это физическая независимость данных, означает возможность изменения программной и аппаратной среды без внесения изменений в прикладные программы, использующие БД.
2-й уровень- это логическая независимость данных, обеспечивающая гарантию того, что ни прикладные программы, ни используемые ими данные не будут изменяться по мере развития информационных потребностей пользователя и добавления новых приложений.
Независимость данных обеспечивается за счет многоуровневой архитектуры СУБД, обеспечивающей разделение данных и программ.
Синхронизация.Часто бывает ситуация когда несколько программ осуществляют доступ к БД, при этом СУБД должна обеспечивать защиту от нарушений непротиворечивости данных, являющейся следствием двух квазеодновременных операций над некоторым элементом данных.
Защита от отказов и восстановление данных. Должны быть предусмотрены средства, обеспечивающие копии БД для ее восстановления после устранения программных или аппаратных сбоев.
Наличие языка запросов высокого уровня, ориентированного на конечного пользователя, который обеспечивает вывод информации из БД по запросу и предоставление ее в виде отчетных форм.
СУБД– универсальное программное средство, предназначенное для создания и ведения БД, а также доступа к данным и их обработки.
Средства СУБД:
Средства задания структуры БД.
Средства конструирования экранных форм (ввод данных, осмотр).
Средства создания запросов для выборки данных, а также для их обработки.
Средства создания отчета, для вывода на печать документа.
Языковые средства (макросы, язык запросов, встроенный алгоритмический язык).
Средства создания приложений пользователя, позволяющие объединить различные операции работы с БД в единый технологический процесс.