3 курс_Лекция_АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ БАНКИ ДАННЫХ (Лекции)

Автоматизированные банки данных.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ БАНКИ ДАННЫХ.

Коллектив

специалистов

Пользователь

ЭВМ

ЭВМ ЭВМ

СУБД

Прикладные

программы

Рис. 1. Структура автоматизированного банка данных.

База данных (БД) может быть определена как структурная совокупность данных, поддерживаемых в актуальном состоянии и отображающих свойства объектов внешнего (реального) мира. База данных ориентирована на интегрированные требования и служит для удовлетворения информационных потребностей многих пользователей. В связи с этим базы данных в значительной степени позволяют сократить избыточность информации. Переход от структуры БД к требуемой структуре в программе пользователя осуществляется автоматически с помощью системы управления базой данных (СУБД).

Таким образом, база данных можно рассматривать на различных уровнях абстрагирования, которые выбираются с определенным целевым назначением:

Уровень пользователя;

Уровень проектируемых структур данных;

Уровень рационального размещения на запоминающих устройствах.

Система управления базой данных (СУБД) – это специальный пакет программ, посредством которого реализуется централизованное управление базой данных и обеспечивается доступ к ним.

На рис.2 представлена схема структуры СУБД и ее взаимодействие с элементами автоматизированного банка данных.

С помощью языка описания данных (ЯОД) создается описание элементов, групп, записей данных, а также взаимодействие между ними, которое обычно задается в виде таблиц.

Описание структуры данного некоторого типа на формализованном языке называют схемой данного.

Программы

Пользователя

СУБД

ЯОД

ЯМД

ЯОС ЯОП

Рис. 2. Схема структуры СУБД и ее взаимодействия с элементами автоматизированного банка данных.

Язык описания данных (ЯОД) – это язык высокого уровня, предназначенный для задания схемы базы данных. С его помощью описываются типы данных, их структура и связи между ними. Это язык декларативного типа, не процедурный. Исходные тексты (описания данных) на ЯОД, после трансляции отображаются в управляющие таблицы:

• Адресных констант, указывающих на размещение в памяти ЭВМ и на связи между собой рассматриваемых данных;

• Констант, характеризующих размерность данного и код, в котором оно представлено и др.

Язык манипулирования данными (ЯМД) представлен системой команд манипулирования данными. Например:

• Произвести выборку из базы конкретного данного, значение которого удовлетворяет заданным условиям;

• Произвести выборку из БД всех данных определенного типа, значения которых удовлетворяют заданным условиям;

• Найти в БД позицию данного и выполнить определенные действия и т.п.

СУБД в зависимости от способа реализации ЯМД можно разделить на два класса:

1. СУБД с включенным языком. В качестве включающего языка выбирается один из алгоритмических языков. Прикладная программа, написанная на включающем языке, может инициировать команды ЯМД путем: - вызова специальных программ СУБД, при этом необходимое редактирование прикладных программ выполняется обычным образом операционной системой, под управлением которой работает СУБД; - использования специальных операторов включенных в состав используемого алгоритмического языка.

2. СУБД с базовым языком. Разрабатывается собственный язык, позволяющий программе манипулировать данными выполняя арифметические операции, операции ввода-вывода и т.п.

Схема взаимодействия прикладной программы и СУБД представлена на рис. 3.

Прикладная программа

СУБД

START

…..

………..

…………

RETURN

Рабочая область

Ввода-вывода

Команда ЯМД

Инициализация передачи

данных и их редактирование

Рис. 3. Схема взаимодействия прикладной программы и СУБД.

Передачу данных между рабочей областью ввода-вывода и БД вызывают команды манипулирования данными, которые инициируются прикладной программой и работают на основании приведенного описания требуемых данных. В остальном написание программы обычно.

Среди стандартных программ СУБД следует отметить программы:

• Загрузки БД;

• Трассировки работы с БД для обеспечения отладки программ;

• Накопление и анализ статистики;

• Средства передачи данных (особенно важно для банка данных функционирующих в диалоговом режиме).

Для обеспечения интеграции данных необходимо централизованное управление БД. Объектами централизованного управления являются форма элементов и структуры баз данных, а не собственные значения самих элементов данных.

Функция управления формой и содержанием базы данных называется администрированием данных.

Управление содержанием баз данных осуществляется путем сбора и ведения точной и полной информации о данных. Эта информация называется метаданными. Метаданные включают:

• Описание смысла элементов данных;

• Описание способов использования данных;

• Источники данных;

• Физические характеристики;

• Правила и ограничения обращения с данными.

Метаданные можно разбить на три класса:

1. Семантическая информация;

2. Физические характеристики;

3. Информация об использовании.

Средствами автоматизации формирования и использования метаданных являются словари данных. Словарь данных представляет собой специальную систему в составе БД, предназначенную для хранения единообразной и централизованной информации обо всех данных БД.

В словаре данных содержатся сведения:

• Об объектах, их свойствах и отношениях для данной предметной области;

• О данных, хранимых в БД: наименование, смысловое описание, структура, связи с другими данными;

• О возможных значениях и форматах представления данных;

• Об источниках возникновения данных;

• О кодах защиты и разграничениях доступа к данным.

Функции словаря данных:

• Установление связи между пользователями БД;

• Осуществление простого и эффективного управления элементами данных при вводе в систему как новых элементов, так и при изменении описания существующих;

• Уменьшение избыточности;

• Устранение противоречивости данных;

• Централизация управления элементами данных с целью упрощения проектирования БД и ее расширения.

Коллектив специалистов обеспечивает функционирование автоматизированного банка данных и включает:

Администратора;

Аналитика;

Системного программиста;

Прикладного программиста.

КП

КП

КП

Системное

Программное

Обеспечение

Прикладное

Программное

обеспечение

Рис. 4. Схема взаимодействия коллектива специалистов в автоматизированном банке данных.

Администратор – это специалист, имеющий представление об информационных потребностях конечных пользователей (КП), работающий в тесном контакте с пользователем и отвечающий за определение, загрузку, защиту и эффективность эксплуатации БД. Администратор должен иметь полное представление о хранении и использовании данных.

Основное назначение администратора – обеспечение структур данных и взаимосвязей между ними, эффективных для обслуживания всего коллектива пользователей.

Функции администратора БД:

• Решать вопросы организации данных об объектах предметной области и установлении связей между этими данными с целью объединения информации о различных объектах; согласовать представления пользователей;

• Координировать все действия по проектированию, реализации и ведению БД; учитывать перспективные и текущие требования пользователей; следить, чтобы БД удовлетворяла актуальным информационным требованиям;

• Решать вопросы, связанные с расширением БД в связи с изменением границ предметной области;

• Разрабатывать и реализовывать меры по обеспечению защиты данных от несанкционированного доступа , сбоя технических средств;

• Выполнять работы по ведению словаря данных; контролировать избыточность и противоречивость данных, их достоверность;

• Следить за тем, чтобы БД отвечала заданным требованиям по производительности;

• Выполнять при необходимости изменения методов хранения данных, путей доступа к ним, связей между данными, форматов данных;

• Координировать вопросы технического обслуживания;

• Координировать работы системных и прикладных программистов.

6