СУБД / УМК СУБД

8.Постройте схему обработки информации в БД по принципу активный сервер баз данных.

9.Какую архитектуру называют моделью с тонким клиентом и моделью с толстым клиентом?

Тема 10. Транзакции.

Рассматриваются модели транзакций, предъявляемые требования к транзакциям.

1.Дайте определение транзакции. Постройте схему выполнение и откат транзакции.

2.Перечислите набор требований к транзакциям (ACID), раскройте каждое требование.

3.Постройте модель автоматического выполнения транзакций, охарактеризуйте ее.

Тема 11. Проблема сжатия больших информационных массивов.

Рассматриваются различные виды сжатия больших информационных массивов.

1.Опишите основные методы сжатия без потерь.

2.Опишите метод статистического кодирования.

3.Опишите метод словарного сжатия.

4.Опишите метод кодирования длин.

5.Классификация методов по стратегиям обновления модели (словаря).

6.Содержание и основные тенденции в исследованиях проблемы сжатия данных в СУБД.

7.Сжатие табличных данных

8.Кодирование числовых данных

9.Кодирование длин серий и методы устранение констант

10.Статистическое кодирование

11.Дифференциальное кодирование

12.Арифметическое сжатие

13.Сжатие табличных данных с потерями

Тема 11. Фракталы и Фрактальные методы архивации.

Дается определение и краткая история возникновения фрактала. Математические основы

фрактального сжатия.

1.Кем была предложена фрактальная геометрия? Дайте определение фрактала.

2.Рассмотрите математическое обоснование возможности фрактального сжатия.

15

Учебно-методические материалы по дисциплине

Рекомендуемая литература

1.Карпова Т.С. Базы данных: модели, разработка. - СПб.: Питер, 2001, 304 с.

2.Петров В.Н. Информационные системы. – СПб.: Питер, 2002.

3.Фаронов В.В. Программирование баз данных в Delphi 7: Учебный курс. – СПб.: Питер,

2004 - 464 с.

4.Кренке Д. Теория и практика построения баз данных: [пер.с англ] / Д. Кренке. - 9 - е

изд. - СПб.: Питер, 2005. - 858 с.

5.Хомоненко А.Д., Цыганков В.М., Мальцев М.Г. Базы данных: Учебник для высших учебных заведений / Под ред. проф. А.Д. Хомоненко. - СПб.: КОРОНА принт, 2000. -

416с.

6.Карпова Т.С. Базы данных: модели, разработка, реализация. - СПб.: Питер, 2001. - 304с.

7.Ульман Дж., Уидом Дж. Введение в системы баз данных. - М.: Лори, 2000. - 374с.

8.Мейер Д. Теория реляционных баз данных. - М.: Мир, 1987. - 608с.

9.Джексон Г. Проектирование реляционных баз данных для использования с микро -

ЭВМ. - М.: Мир, 1991.

10.Четвериков В.Н. и др. Базы и банки данных. - М.: Высш.шк., 1987.

11.Бойко В.В., Савинов В.М. Проектирование баз данных информационных систем. -

М.: Финансы и статистика, 1989.

12.Дейт К. Введение в системы баз данных. - К.: Диалектика, 1998.

13.Хансен Г., Хансен Д. Базы данных: разработка и уравление. - М.: БИНОМ, 1999.

14.Каратыгин С., Тихонов А., Тихонова Л. Visual Fox Pro 5. К вершинам мастерства. -

М.: Восточная книжная компания, 1997.

15.Бекаревич Ю.Б., Пушкина Н.В. Microsoft Access 2000. - СПб.: БХВ, 1999.

16.Горев А., Макащарипов С., Владимиров Ю. Microsoft SQL. Server 6.5 для профессионалов. - СПб.: Питер, 1998.

17.Литвиненко М.В. Конспект лекций по курсу «Базы данных» обучающей системы

ДО.

18.Атре Ш. Структурный подход к организации базы данных. - М.: Финансы и статистика, 1983. - 312 с.

19.Ахтырченко К.В., Леонтьев В.В. Распределенные объектные технологии в информационных системах// СУБД № 5-6. - Москва, 1997, С.52-64.

20.Гусева Т.И., Башин Ю.Б. Проектирование баз данных в примерах и задачах. - М.: Радио и связь, 1992. - 160 с., ил.

16

21.Двуреченский С.В. Концептуальное проектирование баз данных к АСУ. - М.: ЦНИИатоминформ, 1986. - 121 с.

22.Дейт К. Введение в системы баз данных: Пер. с англ. - М.: Наука, 1980. - 464 с.

23.Зиндер Е.З. Проектирование баз данных: новые требования, новые подходы. М.: Финансы и статистика, 1996. - 182 с.

24.Кириллов В.В. Основы проектирования баз данных. - М.: Финансы и статистика,

1997. - 204 с.

25.Ладыженский Г. Системы управления базами данных - коротко о главном.// СУБД № 2. - Москва, 1995, С.34-39.

26.Создание базы данных для ведения «Ведомственного реестра» Минобразования России / Литвиненко М.В.; Моск. гос. унив. геод. и картогр. – Москва, 2000. – 9 с. – Библиогр. 5 назв. – Рус. – Деп. в ОНИПР ЦНИИГАиК 10.10.2000 г. № 729-гд 2000 Деп.

27.Тиори Т., Фрай Дж. Проектирование структур баз данных: В 2-х кн. Пер. с англ. -

М.: Мир, 1985. - 287 с., ил.

28.Тюрин Ю.Н. Макаров А.А. Анализ данных на компьютере./ Под.ред. В.Э.Фигурнова. - М.: ИНФРА-М, Финансы и статистика, 1995. - 384 с.

29.Цикритзис Д., Лоховски Ф. Модели данных. - М.: Финансы и статистика, 1985. -

214 с.

17

Конспект лекций

Тема. 1 Особенности СБД

Сначала развития вычислительной техники образовались два основных направления

ееиспользования:

выполнение расчетов, которые невозможно производить вручную;

создание автоматизированных информационных систем (АИС).

Создание АИС стало возможным с появлением жестких дисков большой емкости,

обеспечивающих произвольный доступ к данным. Это предопределило развитие АИС разного назначения и масштаба, в первую очередь в области бизнес-приложений.

Примерами являются автоматизированные системы управления предприятием,

банковские системы, системы резервирования и продажи билетов.

Параллельно развивались системы управления физическими экспериментами,

обеспечивающие оперативную обработку в реальном времени огромных потоков данных от датчиков, и автоматизированные библиотечные информационно-поисковые системы.

Все это привело к появлению новой информационной технологии интегрированного хранения и обработки данных – концепции баз данных.

Система баз данных (СБД) – это система специально организованных данных (баз данных), программных, технических, языковых, организационно-методических средств для централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.

Терминологическое единство в рассматриваемой сфере отсутствует. Термин «система баз данных» (database system) широко используется в современнойанглоязычной литературе для определения человеко-машинной системы, включающей БД, СУБД,

оборудование и персонал. Значительно реже используется термин «банк данных»,

который многими авторами признается архаичным.

База данных (БД) – именованная совокупность данных, отображающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

В ранних определениях БД указывалось на отсутствие дублирования данных. Однако дублирование может быть вызвано спецификой модели данных или технологическими причинами (обеспечение надежности, сокращение времени реакции). Но это должно быть отслеживаемое и управляемое дублирование.

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

18

Иногда в составе СБД выделяют систему управления архивами. Под оперативным управлением СУБД находится часть данных, остальные данные (архивы) располагаются на носителях, не управляемых СУБД.

Основные требования к СБД можно сформулировать следующим образом:

адекватность отображения предметной области (полнота, целостность,

непротиворечивость и актуальность данных);

возможность взаимодействия пользователей разных категорий, обеспечение высокой эффективности доступа;

дружественность интерфейса;

обеспечение секретности и конфиденциальности;

обеспечение взаимной независимости программ и данных;

обеспечение надежности – защита данных от случайного и преднамеренного разрушения, возможность восстановления данных в случае сбоев в системе;

распределенная обработка данных и обеспечение эффективного доступа пользователей к данным в любой точке сети.

СБД является сложной человеко-машинной системой, включающей различные взаимосвязанные и взаимозависимые компоненты (подсистемы) (рис. 1).

Информационный компонент

Организационно методические средства

	Программные
	средства
СБД	СУБД
	Языковые
	средства
	Технические средства
	Администратор банка данных

Рисунок 1. Компоненты СБД Данные, отражающие состояние предметной области и используемые АИС, принято

называть информационной базой. Информационная база включает:

•собственно данные;

19

•метаданные (описания этих данных).

Данные отделены от описаний, но в то же время данные не могут использоваться без обращения к соответствующим описаниям.

Языковые средства СУБД являются важнейшим компонентом СБД, так как обеспечивают интерфейс пользователей разных категорий с СБД (рис. 2).

Языковые средства СБД

ЯОД

Аналитические

Языки 1-го

поколения

Табличные

ЯО схем

Языки 2-го

Графические

поколения

ЯО подсхем

По форме представления

Языки 3-го

ЯО хранимых

поколения

данных

Позаписной

обработки

Языки 4-го

Процедурные

поколения

ЯМД

Теоретико-

Языки 5-го

Декларативны

множественные

Базовые

поколения

языки

По характеру

По единицам

По поколениям

манипулировани

я

Прочие

По функциям

Рисунок 2. Классификация языковых средств СБД Языковые средства современных СУБД относятся к 4-му поколению. На рис. 3

приведены компоненты языка 4-го поколения. К 1-му поколению относят машинные языки, ко 2-му – языки ассемблера, к 3-му – алгоритмические языки типа PL и Cobol,

которые назывались языками высокого уровня, но уровень которых гораздо ниже, чем у языков 4-го поколения. К 5-му поколению относят языки систем искусственного интеллекта (Prolog).

Для выражения обобщенного взгляда на данные применяют язык описания данных

(ЯОД), включаемый в состав СУБД. ЯОД позволяет определять схемы БД,

характеристики хранимых данных, параметры хранения их в памяти и может включать средства поддержки целостности, ограничения доступа, секретности. Одна БД на ЯОД разных СУБД может описываться по-разному.

20

Параметры приложения

Спецификация данных

Спецификация отчета

Спецификация экрана

Спецификация правил

Процедурные возможности

Интерпретатор Оптимизирующий Инструменты компилятор тестирования

Рисунок 3. Компоненты языка 4-го поколения

Язык манипулирования данными (ЯМД) включает в себя средства запросов к БД и поддержания БД (добавление, удаление, обновление данных, создание и уничтожение БД,

обеспечение запросов к справочнику БД). ЯМД разделяются:

на процедурные;

непроцедурные (декларативные).

При пользовании процедурными языками надо указать, какие действия и над какими объектами необходимо выполнить, чтобы получить результат. В непроцедурных языках

указывается, что надо получить в ответе, а не как этого достичь.

Процедурные языки могут различаться по основным информационным единицам,

которыми они манипулируют. Это могут быть:

языки, ориентированные на позаписную обработку данных;

языки, ориентированные на операции над множеством записей.

Примерами непроцедурных языков являются языки, основанные на реляционном исчислении. К ним относятся язык запросов SQL и табличный язык QBE.

По форме представления различают следующие языковые средства:

аналитические;

табличные;

графические.

Врамках одной СУБД могут использоваться языки разных типов. Во многих СУБД

(dBase, FoxPro и др.) для манипулирования данными могут использоваться:

21

табличный язык запросов типа QBE;

аналитический язык запросов SQL;

процедурный язык программирования (для dBase и FoxPro – язык xBase).

Кроме упомянутых языковых средств эти системы включают генераторы экранных форм, отчетов и приложений, а также язык разветвленной иерархической системы

«меню», позволяющей пользователю выбрать нужные действия. Наиболее распространенным языком является SQL (Structured Query Language), предоставляющий средства обработки запросов и функции по созданию, обновлению и управлению доступом. SQL соединяет в себе ЯОД и ЯМД. Он не является полноценным языком программирования. Для доступа к БД из прикладных программ SQL-выражения встраиваются в конструкции базового языка.

Программные средства СБД представляют собой сложный комплекс,

обеспечивающий взаимодействие всех частей системы (рис. 4).

	ОС	Ядро СУБД
Программные средства	Програмная	Трансляторы
СБД	составляющая СБД
	Прикладные	Утилиты
	программы
		Генераторы
		форм, отчетов

Рисунок 4. Программные средства СБД Программная составляющая СБД осуществляет обработку данных и взаимодействие с

операционной системой (ОС) и прикладными программами. Взаимосвязь компонентов этого комплекса программных средств показана на рис. 5.

Генератор

Генератор

Обработчик

Прикладная

Клиентская

форм

отчетов

запросов

программа

программа

СУБД

Библиотеки и процессор

языка

базы

данных

Ядро базы данных

Язык базы данных

Язык базы данных

Сервисные программы	БД	Шлюзы других БД

Рисунок 5. Программная составляющая СБД

22

В составе комплекса выделяют следующие компоненты:

·ядро, обеспечивающее управление данными во внешней и оперативной памяти, а

также протоколирование изменений;

·процессор языка БД, обеспечивающий обработку и оптимизацию запросов на выборку и изменение данных;

·подсистему (библиотеку) поддержки программных вызовов, которая обслуживает прикладные программы управления данными, взаимодействующие с СУБД через средства пользовательского интерфейса;

·сервисные программы (системные и внешние утилиты), обеспечивающие настройку СУБД, восстановление после сбоев и другое обслуживание.

Необходима координация между ОС и СУБД. Многопользовательские приложения,

обработка распределенных запросов требуют эффективного использования ресурсов,

которыми управляет ОС. Управление доступом и обеспечение защиты также интегрируются с соответствующими средствами ОС.

К техническим средствам СБД относятся: ЭВМ, периферийные средства ввода информации в БД, средства хранения данных и отображения выводимой информации. Для сетевых СБД необходимы коммуникационные средства (рис. 6).

Технические средства СБД

		Средства	Средства	Средства	Коммуникационные
	ЭВМ	хранения		отображения
			ввода данных		средства
		данных		данных

Рисунок 6. Технические средства СБД В качестве ЭВМ используются универсальные компьютеры и специализированные

серверы – машины с повышенной отказоустойчивостью, высокопроизводительными подсистемами ввода-вывода и развитой периферией. Для распределенных БД важны коммуникационное оборудование и сетевые протоколы. Специализированные технические средства – машины баз данныхи сетевые компьютеры без дисковых накопителей широкого распространения не нашли. Карманные ПК используются в качестве коммуникационных устройств для доступа мобильных пользователей к корпоративным данным в глобальных сетях.

В СБД выполняются операции по вводу, хранению, обработке и выводу информации

(рис. 7). При выполнении этих операций используются различные технологии и различные технические и программные средства.

23

Рисунок 7. Операции с БД

Организационно-методические средства СБД представляют собой инструкции,

методические и регламентирующие материалы для пользователей разных категорий. К

ним же относятся методики проектирования БД.

Тема 2. Администрация базы данных

Создание, функционирование и развитие СБД обеспечиваются администрацией базы данных (АБД), которая выполняет работы на протяжении всего жизненного цикла системы. В состав АБД входят:

системные аналитики;

проектировщики структур данных и внешнего по отношению к СБД информационного обеспечения;

проектировщики технологических процессов обработки данных;

системные и прикладные программисты;

операторы;

специалисты по техническому обслуживанию;

специалисты по маркетингу (для коммерческих СБД).

В обязанности АБД входит выполнение следующих функций.

1. Анализ предметной области, ее описание, формулировка ограничений целостности,

определение потребностей и статуса пользователей.

24