27. Функции системы управления баз данных:

Непосредственное управление данными во внешней памяти.Функция непосредственного управления данными во внешней памяти включает предоставление необходимых структур внешней памяти (постоянных запоминающих устройств, как правило, магнитных дисков) как для хранения данных, непосредственно входящих в базу данных, так и для служебных целей, например, для ускорения доступа к данным в некоторых случаях (обычно для этого используются индексы). Управление буферами оперативной памяти.Объем информации, хранящейся в базе данных, с которой работает СУБД,достаточно велик и практически всегда превышает доступный объем оперативной памяти. При этом время доступа к данным, хранящимся в оперативной памяти, существенно меньше, чем к данным, хранящимся на устройствах внешней памяти. Управление транзакциями.Транзакцией называется последовательность операций над базой данных, рассматриваемых СУБД как единое целое. Если все операции успешно выполнены, то транзакция также считается успешно выполненной, и СУБД фиксирует (commit) все изменения данных, произведенные этой транзакцией (то есть заносит изменения во внешнюю память). Если же хотя бы одна операция транзакции заканчивается неудачей, то транзакция считается невыполненной, и производится ее откат (rollback) с отменой всех изменений данных.Управление транзакциями необходимо для поддержания логической целостности базы данных, т.к.каждая транзакция начинается при целостном состоянии базы данных и оставляет это состояние целостным после своего завершения, понятие транзакции очень удобно использовать как единицу активности пользователя по отношению к базе данных. Протоколирование.Одним из основных требований к СУБД является надежность хранения данных во внешней памяти-чтоб она была в состоянии восстановить последнее согласованное состояние БД после любого аппаратного или программного сбоя. Программные сбои обычно возникают вследствие ошибок . В разных СУБД изменения базы данных протоколируются на разных уровнях: иногда запись в журнале соответствует некоторой логической операции изменения базы данных, иногда – минимальной внутренней операции модификации страницы внешней памяти. Во всех случаях придерживаются стратегии упреждающей записи в журнал (Write Ahead Log, WAL). Самая простая ситуация восстановления – откат отдельной транзакции. Для восстановления базы данных после жесткого сбоя используют журнал и архивную копию базы данных. Поддержка языков баз данныхДля работы с информацией, хранящейся в базе данных, используются специальные - языки баз данных.

28. Понятие и основные модели данных в СУБД. СУБД) - это комплекс языковых и программных средств, предназначенный для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. В соответствии с основными этапами проектирования базы данных после построения концептуальной модели выбирается система управления базой данных, с помощью которой будет организована база данных и работа с ней. Каждая СУБД поддерживает определенные виды и типы данных, а также средства представления связей между данными, составляющими модель данных СУБД. Вторая стадия проектирования базы данных состоит в представлении построенной на предыдущей стадии концептуальной модели средствами модели данных СУБД или в отображении концептуальной модели в модель данных СУБД. Этот этап часто называют логическим проектированием базы данных. Полученная при этом модель часто также называется концептуальной моделью или схемой (но специфицированной к понятиям модели данных СУБД). В некоторых источниках полученную модель называют логической структурой данных или моделью данных базы данных.Можно по-разному характеризовать понятие модели данных СУБД. С одной стороны, модель данных СУБД – это способ структурирования данных, которые рассматриваются как некоторая абстракция в отрыве от предметной области. С другой стороны, модель данных СУБД – это инструмент представления концептуальной модели предметной области и динамики ее изменения в виде базы данных. В иерархической модели объекты-сущности и отношения предметной области представляются наборами данных, которые имеют древовидную (иерархическую) структуру. Иерархическая модель данных была исторически первой. На её основе в конце 60-х - начале 70-х годов были разработаны первые профессиональные СУБД. Сетевая модель данных позволяет отображать разнообразные взаимосвязи элементов данных в виде произвольного графа.Сетевая БД состоит из набора записей и набора соответствующих связей. На формирование связи особых ограничений не накладывается. Достоинством сетевой модели данных является возможность её эффективной реализации. В сравнении с иерархической мoделью сетевая модель предоставляет бо’льшие возможности в смысле допустимости образования произвольных связей.Недостатком сетевой модели данных является высокая сложность и жёсткость схемы БД, построенной на её основе, а также сложность её понимания обычным пользователем. Реляционная модель данных предложена сотрудником фирмы IBM Эдгаром Коддом и основывается на понятия отношения (relation).Отношение представляет собой множество элементов, называемых кортежами. Наглядной формой представления отношения является двумерная таблица. Основными недостатками реляционной модели являются следующие: отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей исложность описания иерархических и сетевых связей.

29. Принципы выбора СУБД для персонального компьютера. В настоящее время для построения информационных систем применяются различные СУБД, различающиеся своими возможностями и требованиями к вычислительным ресурсам. Все многообразие применяемых СУБДможно свести к двум основным их классам: персональные и многопользовательские. К первому классу относятся СУБД, ориентированные для работы на персональном компьютере (dBASE, FoxPro, MS Access и т.п.). Изначально они поддерживали работу с данными только одного пользователя. Вся СУБД такого класса выполняется как единая программа, таблицы базы данных представляются отдельными файлами на диске того же персонального компьютера. Файлы базы данных при этом размещаются на файловом сервере. СУБД второго класса изначально создавались для выполнения на больших компьютерах и обеспечения параллельной работы многих пользователей. Такие СУБД, как правило, состоят из ядра, постоянно присутствующего в памяти, (сервера) и большого количества программ-агентов, обслуживающих запросы конечных пользователей и прикладных программ (клиентов). Единая управляющая система позволяет эффективно организовать одновременный доступ к данным многих агентов, предотвращая конфликты между ними.Многопользовательские СУБД обладают также неоспоримыми преимуществами в таких аспектах, как надежность, безопасность, доступность.При выборе базы данных очень важно выбрать базу данных, которая в наибольшей степени соответствуют предъявляемым к информационной системе требованиям, т.е. необходимо определиться какая модель автоматизации реализуется (автоматизация документооборота или бизнес - процессов). В первую очередь при выборе СУБД необходимо принимать во внимание следующие факторы: максимальное число пользователей одновременно обращающихся к базе; характеристики клиентского ПО;аппаратные компоненты сервера; серверную операционную систему; уровень квалификации персонала. Наиболее существенным критерием для сравнения СУБД являются эксплуатационныехарактеристики, такие как надежность, высокая готовность, производительность,масштабируемость.

30.Характеристика и возможности СУБД. Система управления базами данных (СУБД) — это комплекс языковых и программных средств, предназначенный для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. В качестве основных классификационных признаков СУБД можно использовать следующие: вид программы, характер использования, модель данных. К СУБД относятся следующие основные виды программ.- Полнофункциональные СУБД (ПФСУБД).  К ПФСУБД относятся, например, такие пакеты как: Clarion Database Developer, DataBase, Dataplex, dBase IV, Microsoft Access, Microsoft FoxPro и Paradox R:BASE. ПФСУБД имеют развитый интерфейс, позволяющий с помощью команд меню выполнять основные действия с БД( вводить данные, формировать запросы, разрабатывать отчеты, выводить их на печать и т. п.). Серверы БД. Предназначены для организации центров обработки данных в сетях ЭВМ. Серверы БД реализуют функции управления базами данных, запрашиваемые другими (клиентскими) программами обычно с помощью операторов SQL. Примерами серверов БД являются следующие программы: NetWare SQL (Novell), MS SQL Server (Microsoft), InterBase (Borland), SQLBase Server (Gupta), Intelligent Database (Ingress). Клиенты БД. В роли клиентских программ для серверов БД в общем случае могут использоваться различные программы: ПФСУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры, программы электронной почты и т. Средства разработки программ работы с БД. Используются для создания пользовательских приложений по работе с БД, серверов БД и их отдельных компонентов, клиентских программ. К средствам разработки программ для работы с БД относятся системы программирования (Clipper, Delphi, Power Builder (Borland), Visual Basic (Microsoft) и пр.); библиотеки программ для различных языков программирования; пакеты автоматизации разработок (SILVERRUN (Computer Advisers Inc.), S-Designor (SDP и Powersoft), ERwin (LogicWorks), Rational Rose и пр.). Дополнительные средства. Используются для управления данными и организации обслуживания БД (например, мониторы транзакций). С точки зрения пользователя, СУБД реализует функции хранения, изменения (по­полнения, редактирования и удаления) и обработки информации, а также разработки и получения различных выходных документов.Наиболее известные модели данных: - иерархическая. Достоинствами иерархической модели данных относятся эффективное исполь­зование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения основных опера­ций над данными. Иерархическая модель данных удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией. Примеры: IMS, PC/Focus, Team-Up и Data Edge, а также отечественные системы Ока, ИНЭС и МИРИС;- сетевая.

31. Представление знаний и разработка систем, основанных на знаниях. Состав знаний ЭС определяется следующими факторами:проблемной средой;архитектурой экспертной системы;потребностями и целями пользователей;языком общения. Концепция систем, основанных на знаниях (СОЗ), е частности экспертных систем (ЭС), существенным образом опирается на использование в качестве источника информации значительных объемов знаний человека-эксперта, являющегося носителем уникальных профессиональных знаний в конкретной предметной области. Сейчас в мире наблюдается значительный интерес к разработкам систем поддержки знаний, способным автоматизировать {хотя бы частично) процесс прямого взаимодействия между экспертами и ЭВМ.Все существующие инструментальные системы (ИС) приобретения знаний в зависимости от используемых в них методах извлечения знаний от экспертов можно классифицировать следующим образом:

1.        Средства приобретения знаний в простейших ЭС, основанные на деревьях решений (decision trees). Наиболее типичным представителем систем подобного рода является ИС Procedural Concultant [24], разработанная фирмой Texas Instrument. Эксперту предоставляются удобные экранные формы для ввода дерева путем означивания каждой вершины дерева. Графическая модель дерева включает следующие элементы: вершины, которым соответствуют некоторые атрибуты проблемной области (ПО), и исходящие из них ветви, соответствующие значениям атрибутов. Корень дерева является точкой входа, а листьевые вершины могут быть интерпретированы как конкретные рекомендации. 2.        Системы приобретения знаний, базирующиеся на психологических методах (методы репертуарных решеток, кластерный анализ, многомерное шкалиро вание и др.). наибольшую популярность получил метод репертуарных решеток.Основное содержание метода заключается в сопоставлении некоторых сущностей, которые в психологии называются элементами.Типичная репертуарная решетка содержит три компонента: "элементы", "конструкты" и "связывающие механизмы.3.        Системы приобретения знаний, использующие модели и методы решения конкретных типов задач (problem solving methods). Здесь используются стратегии выявления сходства и подтверждения сходства, основанные на модели представления знаний, используемой системой.4.   Системы приобретения знаний, основанные на рассуждениях по прецедентам (case-based reasoning). Основной принцип, полученный в основу системы LAPS [27] - это извлечение случаев из практики экксперга для начала процесса пиобретения знаний, т.к. это наиболее удобный способ для выражения экспертом своих знаний.

5.        Индуктивные средства приобретения знаний для простейших ЭС, где знания об области эксперти зы могут быть представлены в виде примеров. предназначен для решения следующих видов задач-    извлечение различий;-    декомпозиция задачи;-    обработка неопределенной информации;-    пошаговое тестирование;-    интеграция типов данных;6.        Системы приобретения знаний, использующие комбинацию различных методов и подходов к извле чению знаний.

позволяет избежать недостатков отдельных из них и построить наиболее полную и релевантную базу знаний.

32. Универсальные модели представления знаний: семантические сети, фреймеры, продукционные системы, логические модели.

Универсальная модель представления знаний - модель представления знаний, применимая для большинства проблемных областей. В искусственном интеллекте основными универсальными моделями представления знаний являются: семантические сети, фреймы, продукционные системы и логические модели. Продукционная система - способ представления знаний в виде:- неупорядоченной совокупности продукционных правил;рабочей памяти; и - механизма логического вывода. Семантическая сеть - структура данных, состоящая из узлов, соответствующих понятиям, и связей, указывающих на взаимосвязи между узлами. Наиболее важными связями являются связи "Это-есть" (Is-a), позволяющие построить в семантической сети иерархию понятий, в которой узлы низких уровней наследуют свойства узлов более высоких уровней. Фрейм - логическая запись, каждому полю (слоту) которой соответствует основные элементы понятия. В формальных фреймовых моделях слотам ставятся в соответствие значения, присоединенные процедуры или другие фреймы.Фреймы используются для описания объектов, событий, ситуаций, прочих понятий и взаимосвязей между ними.