46933 (Базы и банки данных)

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Тверской колледж имени А. Н. Коняева

Расчетно-графическая письменная работа

по практике получения первичных навыков на ПЭВМ

на теме: «Базы и банки данных»

Миньковец Марии Александровны

Студентки группы 2НнСК2

Тверь

2010

Содержание

Введение

Глава 1 «Введение в базы и банки данных»

1.1 Понятия базы и банка данных

1.2 Компоненты базы данных

1.3 Типология моделей

1.4 Пользователи баз данных

Глава 2 «Модели и структуры данных

2.1 Многоуровневые модели предметной области

Введение

Сегодня трудно себе представить сколько-нибудь значимую информационную систему, которая не имела бы в качестве основы или важной составляющей базу данных. Концепции и технологии баз данных складывались постепенно и всегда были тесно связанны с развитием систем автоматизированной обработки информации. Создание баз данных после появления реляционного подхода превратилось из искусства в науку, но, как показала практика последних лет, все, же окончательно его не исключившая. Тем не менее, сейчас это вполне сложившаяся дисциплина (хотя являющаяся скорее инженерной, чем чисто научной), основанная на достаточно формализованных подходах и включающая широкий спектр приемов и методов создания баз данных.

Соответственно назначение систем управления базами данных – обеспечение в течение длительного времени их сохранности, а также возможности выборки и актуализации. Данные существуют всегда , пока есть потребность в их использовании, хотя характер использования, как и пути извлечения практической пользы могут быть самыми разными: от их использования для совершенствования сложных систем управления до формирования «чемоданов компромата».

Базы данных в стремительно, а в какой-то степени и сумбурно развивающихся информационных технологиях – это сравнительно консервативное направление, где СУБД и сами базы представляют собой «долговременные сооружения». Элементарная база ЭВМ и парадигмы программирования меняются быстрее, чем хранимые данные теряют актуальность. В таких условиях, в отличие от прикладных программистов, создатели баз данных должны постоянно помнить о проблеме «наследственности»- о том, как интегрировать в создаваемую систему наследуемые данные, находящиеся под управлением устаревшей СУБД , и о том, как построить систему, чтобы вновь создаваемые данные могли быть, в свою очередь, наследованы следующим поколением систем и разработчиков.

Широкое использование баз данных различными категориями пользователей привело, с одной стороны, к созданию интерфейсов, требующих минимум времени на освоение средств управления системой, а с другой - к построению мощных, гибких СУБД, имеющих в том числе развитые средства защиты данных от случайного или намеренного разрушения. Появились и средства автоматизации разработки, позволяющие создать базу данных любому пользователю, даже не владеющему основами теории БД. Базы данных – это уже достаточно хорошо проработанная научная дисциплина.

Глава 1 Введение в базы и банки данных

1.1 Понятие базы и банка данных

Развитие вычислительной техники и появление емких запоминающих устройств прямого доступа предопределило интенсивное развитие автоматических и автоматизированных систем разного назначения и масштаба, в первую очередь заметное в области бизнес-приложений. Такие системы работают с большими объемами информации. (Рис. 1)

Регистрационные карты документов

Штатное расписание

Регистрация и контроль исполнения

Сведенья о личном составе

Бухгалтерия

Отдел кадров

Рисунок 1 - Схема «Автоматизированной системы»

Другими направлениями стали, с одной стороны, системы управления физическими экспериментами, обеспечивающими сверхоперативную обработку в реальном масштабе времени огромных потоков данных от датчиков, а с другой – автоматизированные библиотечные информационно-поисковые системы. Это и привело к появлению новой информационной технологии интегрированного хранения и обработки данных – концепции баз данных, в основе которой лежит механизм предоставления обрабатывающей программе из всех хранимых данных только тех, которые ей необходимы, и в форме, требуемой именно этой программе.

Банк данных (БнД) - это система специально организованных данных, программных, языковых, организационных и технических средств, предназначенных для централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.

Базы данных (БД) - это именованная совокупность данных, отображающая состояние объектов и их отношения в рассматриваемой предметной области. Характерной чертой баз данных является постоянство: данные постоянно накапливаются и используются; состав и структура данных, необходимы для решения тех или иных прикладных задач, обычно постоянны и стабильны во времени; отдельные или даже все элементы данных могут меняться – но и это есть проявления постоянства – постоянная актуальность.

Система управления базами данных (СУБД) – это совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.

Иногда в составе банка данных выделяют архивы. Основанием для этого является особый режим использования данных, когда только часть данных находится под оперативным управлением СУБД. Все остальные данные обычно располагаются на носителях, оперативно не управляемых СУБД. Одни и те же данные в разные моменты времени могут входить как в базы данных, так и в архивы. Банки данных могут не иметь архивов, но если они есть, то состав банка данных может входить и система управления архивами.

Эффективное управление внешней памятью являются основной функцией СУБД. Эти обычно специализированные средства настолько важны с точки зрения эффективности, что при их отсутствии система просто не сможет выполнять некоторые задачи уже по тому, что их выполнение будет занимать слишком много времени. При этом ни одна из таких специализированных функций, как построение индексов, буферизация данных, организация доступа и оптимизация запросов, не является видимой для пользователя и обеспечивает независимость между логическим и физическим уровнями системы: прикладной программист не должен писать программы индексирования, распределять память на диске и т. д.

Развитие теории и практики создания информационных систем, основанных на концепции баз данных, создание унифицированных методов и средств организации и поиска данных позволяют хранить и обрабатывать информацию о все более сложных объектах и их взаимосвязях, обеспечивая многоаспектные информационные потребности разных пользователей. Основные требования, предъявляемые к банкам данных, можно сформулировать так:

Многократное использование данных: пользователи должны иметь возможность использовать данные различным образом.

Простота: пользователи должны иметь возможность легко узнать и понять, какие данные имеются в их распоряжении.

Легкость использования: пользователи должны иметь возможность осуществлять (процедурно) простой доступ к данным, при этом все сложности доступа к данным должны быть скрыты в самой системе управления базами данных.

Гибкость использования: обращение к данным или их поиск должны осуществляться с помощью различных методов доступа.

Быстрая обработка запросов на данные: запросы на данные, должны обрабатываться с помощью высокоуровневого языка запросов, а не только прикладными программами, написанными с целью обработки конкретных запросов.

Язык взаимодействия конечных пользователей с системой должен обеспечивать конечным пользователям возможность получения данных без использования прикладных программ.

База данных – это основа для будущего наращивания прикладных программ: базы данных должны обеспечивать возможность быстрой и дешевой разработки новых приложений.

Сохранение затрат умственного труда: существующие программы и логические структуры данных не должны переделываться при внесении изменений в базу данных.

Наличие интерфейса прикладного программирования: прикладные программы должны иметь возможность просто и эффективно выполнять запросы на данные; программы должны быть изолированными от расположения файлов и способов адресации данных.

Распределенная обработка данных: система должна функционировать в условиях вычислительных сетей и обеспечивать эффективный доступ пользователей к любым данным распределенной БД, размещенным в любой точке сети.

Адаптивность и расширяемость: база данных должна быть настраиваемой, причем настройка не должна вызывать перезаписи прикладных программ. Кроме того, поставляемый с СУБД набор предопределенных типов данных должен быть расширяемым – в системе должны иметься средства для определения новых типов и не должно быть различий в использовании системных и определенных пользователем типов.

Контроль за целостностью данных: система должна осуществлять контроль ошибок в данных и выполнять проверку взаимного логического соответствия данных.

Восстановление данных после сбоев: автоматическое восстановление без потери данных транзакции. В случае аппаратных или программных сбоев система должна возвращаться к некоторому согласованному состоянию данных.

Вспомогательные средства должны позволять разработчику или администратору базы данных предсказать и оптимизировать производительность системы.

Автоматическая реорганизация и перемещение: система должна обеспечивать возможность перемещения данных или автоматическую реорганизацию физической структуры.

1.2 Компоненты банка данных

Определение банка данных предполагает, что с функционально-организационной точки зрения банк данных является сложной человеко-машинной системой, включающей в себя все подсистемы, необходимые для надежного, эффективного и продолжительного во времени функционирования.

В структуре банка данных выделяют следующие компоненты:

• Информационная база;

• Лингвистические средства;

• Программные средства;

• Технические средства;

• Организационно-административные подсистемы и нормативно-методическое обеспечение.

1.3 Типология моделей

Инфологические модели

Модели, основанные на файловых структурах

Модели, имеющие страничную организацию

Физические модели

Модели представления хорошо структурированной информации

Модели представления плохо структурированной информации

Диаграммы потоков данных

IDEF- модели

ER-модели

Дескрипторные модели

Фреймы

Семантические сети. Тезаурусы

Даталогические модели

Модели представления фактографической информации

Модели представления документальной информации

Обьектно- о риентированные

Теоретико-множественные

Теоретико-графовые