РЕФЕРАТ
на тему:
“Методи створення оптимальної
моделі баз даних”
ПЛАН
Вступ
1. Загальні положення. Поняття бази даних та системи управління базою
даних
2. Вимоги та методи до оптимальних моделей баз даних
3. Архітектура СКБД
Література
Вступ
Фахівці давно вже говорять про кризу традиційних моделей даних, до яких
зараз можна віднести не тільки реляційну, але й об’єктно-орієнтовану
модель. При цьому відзначається, що серйозні обмеження на реляційну
модель накладає лежача в її основі примітивна структура даних. Така
структура неефективна для реалізації сучасних інформаційних систем, що
працюють з різнорідними даними і динамічно змінюються структурами даних.
До інших серйозних обмежень реляційних баз даних відносять їх досить
слабкі можливості по частині представлення семантики додатків, а також
недостатній зв’язок між концептуальним і фізичним рівнями представлення
даних, що приводить до “стрибків” між фазами розробки програмного
забезпечення.
Відбувається пошук оптимальних моделей баз даних та найефективніших
методів їх створення.
1. Загальні положення.
Поняття бази даних та системи управління базою даних
Будь-яке підприємство завжди має велику кількість даних, пов’язаних з
його діяльністю. Тут “підприємство” – загальний термін для будь-якої
наукової, комерційної, технічної або іншої організації, наприклад,
промислове підприємство, банк, лікарня, університет. Серед постійних
даних підприємств звичайно зустрічаються такі, як : дані про продукцію,
про рахунки, про студентів, дані планування. Існує просте визначення БД
як великого за обсягом сховища, в якому підприємство розміщує усі дані,
що воно використовує і з якого різні користувачі можуть їх отримувати,
використовуючи різні застосування. Така БД – ідеальній варіант, якого
важко досягти на практиці. Тому частіше від усього під БД розуміють
будь-який набір взаємопов’язаних даних, що зберігаються в комп’ютері.
Наведемо класичні визначення поняття БД.
“Базу даних можна визначити як сукупність взаємозв’язаних даних, що
зберігаються разом при наявності такого мінімального надлишку, який
допускає їх використання оптимальним чином для одного чи декількох
застосувань; дані запам’ятовуються так, щоб вони були незалежні від
програм, що використовують ці дані; для включення нових чи модифікації
існуючих даних, а також для пошуку даних в БД використовується єдиний
засіб. Дані структуровані таким чином, щоб була забезпечена можливість
подальшого нарощування застосувань. Кажуть, що система вміщує сукупність
баз даних, якщо ці бази даних структуровані повністю самостійно.”
(Джеймс Мартін)
“База даних – деякий набір постійних даних, що зберігаються та
використовуються прикладними системами деякого підприємства.”(К. Дейт)
“База даних являє собою динамічну інформаційну модель об’єкту
керування, що складається зі спеціально організованих та логічно
пов’язаних інформаційних елементів. Програмно-логічний апарат, що
організує систему збереження даних та включає засоби занесення,
поновлення та доступу до даних, називається системою керування базами
даних.” (В.С. Михайлов)
Основна термінологія та відповідні визначення щодо систем обробки
інформації та баз даних зведені в державному стандарті ДСТУ 2874-94.
Наведемо ці визначення.
Дані – це інформація, подана в формалізованому вигляді, придатному для
передачі, інтерпретації чи обробки за участю людини або автоматичними
засобами.
Інформація – будь-які знання о предметах, фактах, поняттях і т. і. в
предметному середовищі, якими обмінюються користувачі системи обробки
даних.
Організація даних – зображення і керування даними у відповідності з
визначеними відношеннями.
Керування даними – процес, що забезпечує подання, накопичення,
зберігання, використовування даних, а також маніпулювання ними.
Подання даних – сукупність правил кодування даних та створення
конструкцій даних в системі обробки даних.
Банк даних – сукупність БД, СКБД та комплексу організаційних та
технічних засобів. Банк даних забезпечує централізоване збереження та
колективне використання даних.
База даних – сукупність взаємопов’язаних даних, що організовані у
відповідністю зі схемою БД таким чином, щоб з ними міг працювати
користувач.
СКБД – сукупність програмних та мовних засобів, що забезпечують
керування базою даних.
Головна задача СКБД полягає в забезпеченні користувача інструментарієм,
що позволяє оперувати даними в абстрактних термінах, не пов’язаних зі
способом збереження даних в ЕОМ.
Іншими словами, СКБД – це системи, що ізолюють бази даних від прикладних
програм і тим самим полегшують роботу кінцевого користувача.
Ведення бази даних – це діяльність, що направлена на оновлення та
відновлення бази даних, а також на перебудову її структури.
Керування базою даних – процес визначення, створення та ведення бази
даних.
Модель даних – визначає структуру збереження та взаємозв’язку даних на
носіях інформації.
Предметне середовище – це частина оточуючого реального світу, достатня
для розв’язку необхідних прикладних задач.
Інформаційна система – система обробки даних в будь-якому предметному
середовищі з засобами накопичення, збереження, обновлення, пошуку та
видачі інформації.
2. Вимоги та методи до оптимальних моделей баз даних
Наведемо основні вимоги до оптимальної моделі баз даних.
Адекватність відображення логіки предметного середовища у відповідні
моделі даних.
Оптимальна надмірність даних. БД повинна являти собою єдину сукупність
інтегрованих даних.
В системах, що не використовують бази даних, кожне застосування має свої
файли. Наприклад, застосування, пов’язане з обліком персоналу, і
застосування, пов’язане з обліком навчання персоналу можуть мати свої
власні файли з інформацією о персоналі. Це призводить до надмірності
даних, що зберігаються. Наслідком надмірності даних може бути
суперечність даних, наприклад, коли два записи про одного і того ж
співробітника не погоджуються одна з одною.
Наявність ефективних засобів ведення баз даних ( засоби створення,
накопичення, модифікації, видалення та пошуку даних ).
Засоби створення даних – це засоби завантаження даних з зовнішнього,
орієнтованого на користувача, уявлення у системне.
Цілісність даних ( наприклад, забезпечення вимоги унікальності усіх
записів БД ) та їх узгодженість при виконанні користувачами операцій над
ними. Керування одночасними модифікаціями.
Задача цілісності полягає в забезпеченні правильності і точності даних в
базі даних. Протиріччя між двома записами, що зображують один і той
самий факт – є прикладом недостачі цілісності. У більшості продуктів баз
даних підтримка контролю цілісності розвинена слабо.
Безпека даних – захист від несанкціонованого доступу до даних та від
руйнування БД з наміром або без наміру.
Централізована природа системи баз даних вимагає наявності хорошої
системи безпеки. Доступ до даних дозволяється лиш тим користувачам, що
мають на те право.
Можливість реструктуризації БД – наявність засобів змінювання структури
даних при змінюванні запитів до БД.
Наявність повних, зручних та простих у вивченні мовних засобів
визначення та маніпулювання даними.
Такими засобами є мова визначення даних та мова маніпулювання даними.
Автономну мову даних, тобто мову, що не включена в універсальну мову,
називають також мовою запитів.
Наявність документації.
Простота вивчення.
Взаємна незалежність програм та даних.
БД повинна зберігати працездатність при розвитку програмного та
апаратного забезпечення. Зміна фізичної організації даних або параметрів
запам’ятовуючих пристроїв не впливають на користувача, або, точніше, на
прикладну програму. Зміна уявлення користувача не потребує затрат на
реорганізацію та зміну механізму доступу до файлів фізичних даних.
Незалежність даних забезпечує можливість функціонування системи при
змінах з обох сторін ( тобто зі сторони користувача та фізичних даних )
і є найбільш важливою властивістю і основною метою БД. Вона впливає на
наявність інших властивостей, таких як, надмірність даних, можливість
забезпечення захисту та цілісності та ін.
Незалежність даних можна визначити як імунітет програм до змін в
структурах зберігання даних і в методах доступу до даних. Наприклад,
деяке застосування обробляє файл з інформацією о співробітниках і цей
файл проіндексований по деякому полю. Якщо програма враховує, що
послідовність записів у файлі визначена даним індексом, то неможливо
замінити індексований файл на хешований без внесення суттєвих змін у
програму.
3. Архітектура СКБД
Архітектура СКБД – сукупність її основних функціональних елементів, а
також засобів забезпечення їх взаємодії один з одним, з користувачем та
з системним персоналом.
На рис. 1 зображена узагальнена архітектура СКБД, відома також як
архітектура ANSI/SPARC. Така архітектура включає три рівні узагальнення
(абстракції) :
Зовнішній рівень – індивідуальний рівень користувача, тобто уявлення про
БД окремого користувача.
Внутрішній рівень – рівень, найбільш близький до фізичного зберігання,
тобто уявлення про способи зберігання інформації на фізичних пристроях.
Концептуальний рівень – “проміжний” рівень, пов’язаний з узагальненим
зображенням усієї інформації бази даних.
Рис. 1. Архітектура СКБД
На кожному рівні формується своє уявлення про базу даних – модель БД.
Більшість користувачів цікавить не вся БД, а тільки певна обмежена її
частина. Тому може бути декілька зовнішніх моделей БД, причому різні
зовнішні моделі можуть перекриватися, і тільки одна концептуальна
модель.
В термінах іншого підходу, запропонованого Лангефорсом, концептуальній
моделі відповідає інфологічна, а зовнішній – датологічна модель.
На Рис. 1 ми бачимо два рівня відображень :
відображення концептуальний-внутрішній, тобто відображення
концептуальної моделі у внутрішні структури даних, яке визначає, як
концептуальні записи подані у фізичній базі даних;
відображення зовнішній-концептуальний, що визначає відповідність між
деякою зовнішньою моделлю і концептуальною. Наприклад, назва деякого
поля може бути змінена, або декілька концептуальних полів можуть бути
об’єднані в одне віртуальне зовнішнє поле.
Серед користувачів СКБД розрізняють :
Кінцевого користувача – він працює на зовнішньому рівні, даючи запит на
певній мові запитів ( звичайно SQL).
Адміністратор бази даних (АБД) – професіональний спеціаліст, або група
спеціалістів в області інформаційних технологій, що працюють на всіх
рівнях і відповідають за взаємодію між користувачами і системою.
В діапазон відповідальності АБД входить :
– проектування та реалізація БД ;
– визначення правил захисту та цілісності БД ( як частини концептуальної
схеми ) ;
– спостереження за роботою користувачів (допомога та консультації) ;
– управління ефективністю роботи системи ( переналагодження та
реорганізація системи у випадку зміни вимог).
Література:
1. Информатика для юристов и экономистов/ Симонович С.В. и др. – СПб:
Питер,
2. М.І. Жалдак, Ю.С.Рамський. Інформатика. Київ, “Вища школа”, 1991.
3. Ю. Шафрин. Информатика. Информационные технологии: в 2 ч. М.:
Лаборатория Базовых Знаний, 2001.
4. Куперштейн. В. Современные информационные технологии в производстве и
управлении.-СПб.:БХВ, 2000.-304 с.
PAGE
PAGE 9
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
