Студентам ИТ / 2 УПП_ИТ / Основн_литература / ИТ (Access) / БД_лекции / ЛЕКЦ_1

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ им. К.Г. Разумовского

Кафедра Информационных технологий

Лекция № 1

Реализация СУБД традиционными программными средствами не удовлетворяет многие прикладные области, как потребителей, так и поставщиков информации БД/БЗ. В первую очередь это относится к задачам САПР, управлению БД/БЗ в реальном времени, созданию систем интегрированного управления БД и БЗ. Одним из основных, наиболее эффективных подходов к решению подобных задач, позволяющих оптимально управлять информационными ресурсами в совокупности с использованием быстро развивающейся технологии управления БД, является создание специализированных ВС, представляющих собой машины баз данных и знаний (МБДЗ). Такой подход, интенсивно разрабатываемый в настоящее время во многих ведущих странах, предполагает создание автономной ВС. В этом случае будет реализован полный набор процедур управления БД/БЗ и выполнена поддержка развитых интерфейсов конечных пользователей и прикладных программ в абонентских ЭВМ, связанных между собой каналами связи.

Иерархическая и сетевая даталогические модели БД

Описание предметной области, к которой относится конкретная информация, наполняющая БД, определяет инфологическую модель БД (рис.1).

Предметная область

Инфологическая модель предметной области

С У Б Д

Даталогическая

модель

Физическая мо-

дель

База дан-

ных (БД)

Рис. 1.

Инфологическая модель является исходной для составления даталогической модели и служит промежуточной моделью для специалистов в данной предметной области и администратора БД. Она используется в процессе проектирования и разработки

1

конкретной БД. При этом даталогическая модель (ДМ) отражает логические взаимосвязи между элементами данных безотносительно их содержания и физической организации. ДМ разрабатывается с учетом конкретной реализации СУБД, а также с учетом специфики конкретной предметной области на основе еѐ инфологической модели. В свою очередь конкретная реализация даталогической модели позволяет создать физическую модель (ФМ), отображающая ДМ на конкретные программные и аппаратные средства вычислительной системы(ОС, внешняя память, средства обработки данных и т.д.). При наполнении ФМ реальной информацией и получается собственно БД. В такой трактовке СУБД является системой, обеспечивающей совместное функционирование всех перечисленных компонент.

Обычно различают три класса СУБД, обеспечивающих работу иерархических,

сетевых и реляционных и объектно-ориентированных моделей. При этом в иерар-

хических и сетевых СУБД их структура часто не может быть изменена после ввода данных, тогда как в реляционных СУБД структура может быть изменена в любое время. С другой стороны для больших БД, структура которых может оставаться длительное время неизменной в течение постоянно работающих интенсивных потоков запросов на обслуживание из БД, наиболее эффективными системами являются иерархические и сетевые СУБД, которые позволяют обеспечить наиболее быстрый доступ к информации по сравнению с реляционными БД.

Часто неправомерно к СУБД относят файловую модель данных, представляющую собой набор файлов определенной структуры, при этом жесткая связь между данными этих файлов отсутствует. Даже, если между различными данными в этих файлах могут быть установлены взаимосвязи, на концептуальном уровне такие файлы являются независимыми. Во многих приложения системы управления файлами (СУФ) часто являются весьма эффективными, особенно при обработке информации на ПК. Например, к таким системам можно отнести Q & A, Reflex, FFS File и др. В этих системах используются простые языки запросов или набор программ-утилит для работы с данными из файлов, которые содержат ограниченное число записей и небольшое количество полей.

Иерархические модели БД имеют древовидную структуру, в которой каждому узлу структуры соответствует один сегмент, представляющий собой поименованный линейный кортеж полей данных (рис.2). Каждому сегменту, кроме начального (S1), который назовѐм корневым, соответствует один входной и несколько выходных сегментов. При этом каждый сегмент структуры лежит на единственном иерархическом пути, начинающемся от корневого сегмента.

S1

S13

S11

S12

S111

S112

S113

S121

S122

S123

S131

S132

S133

Рис.2

2

При такой логической организации БД для каждого сегмента данных в Языке Описания Данных достаточно предусмотреть идентификацию только входного для него сегмента. Поскольку в иерархической модели каждому входному сегменту данных соответствует N выходных сегментов, такие модели очень удобны, когда в предметной нужно описать отношения типа 1 : N. Примерами подобных СУБД являются:

-IMS/VS, разработанная фирмой IBM (прототипом известной СУБД ОКА, которая широко использовалась на ЕС ЭВМ);

-Система ИНЕС, содержащая кроме самой СУБД набор диалоговых интерфейсов и средства их создания, а также лингвистические средства создания приложений (языки запросов, описания сценариев, диалога, входных и выходных форм).

В основу СУБД ИНЕС положен базовый метод доступа при котором не требуется реорганизации структуры данных, получаемых из предметной области. Также как и СУБД ОКА система ИНЕС допускает поддержку и сетевых моделей. Это связано с тем, что современные иерархические СУБД допускают связывание между собой различных древовидных структур данных и установление связей внутри них, т.е. управление сетевыми структурами данных. Однако, использование иерархических СУБД для реализации возникающих при этом отношений между данными (типа N:N) неэффективно в связи с медленным доступом к сегментам данных нижних уровней иерархии и сложностью составления соответствующих типов запросов.

Сетевые модели БД.

В связи с этим получили распространение сетевые даталогические модели СУБД,

вкоторых для различных сегментов данных могут быть несколько входных сегментов, несколько выходных сегментов, а могут быть сегменты вообще без входов (если рассматривать их в составе иерархической структуры). Такая сетевая модель данных, являющаяся некоторой модификацией предыдущей иерархической модели, представлена на рис. 3. При этом сегменты низшего уровня данных в сетевых БД могут иметь множественные связи с сегментами старшего уровня. В связи с тем, что направление и характер связей между сегментами данных в сетевых БД не являются столь очевидными, как для иерархических БД, идентификация таких данных и связей между ними должна выполняться с помощью специального Языка Описания Данных .

S1

S2

S23

S11

S12

S111

S112

S113

S121

S122

S123

S231

S232

Рис.3.

Таким образом, сетевой СУБД считается система, поддерживающая сетевую организацию данных. При этом любая запись, называемая записью старшего уровня, может содержать данные, входящие в набор других записей, содержащих данные подчиненного уровня. Возможно обращение ко всем записям сети, начиная с записи старшего уровня, такие обращения реализуются с помощью указателей. Сетевые СУБД поддерживают сложные соотношения между типами данных, что позволяет их использовать во многих приложениях. Недостатком даталогических сетевых СУБД является их достаточная сложность, что предполагает работу с ними опытными программистами и

3

системными аналитиками. Примером такой сетевой архитектуры является CODASYLмодель, использующая язык DML для работы с данными. К недостаткам такой архитектуры относится проблема обеспечения сохранности информации в БД. Примеры сетевых СУБД - DBMS, IDS, TOTAL, IDMS. Из отечественных СУБД –НИКА, которая поддерживает сложные иерархические модели с произвольными сетевыми связями, и ИНТЕРБАЗА – СУБД общего назначения, которая позволяет поддерживать сетевую и реляционную БД.

4