Системы управления базами данных
Трудовая деятельность человека постоянно связана с восприятием и накоплением информации об окружающей среде, отбором и обработкой информации при решении различных задач, обменом ею с другими людьми. Комплекс этих операций, методы и средства их реализации послужили основой для создания информационных систем. Их основное назначение – информационное обеспечение пользователя, т.е. предоставление ему необходимых сведений из определенной предметной области. С появлением ЭВМ стало возможным создание автоматизированных информационных систем (АИС).
В развитии АИС различают две ступени:
Информационные системы, базирующиеся на автономных файлах. Это системы с простой архитектурой и ограниченным кругом возможностей. Они состоят из набора автономных файлов и комплекса прикладных программ, предназначенных для обработки этих файлов и выдачи документов. Недостатки, присущие этим АИС – высокая избыточность данных, сложность ведения и совместной обработки файлов, зависимость программ от данных.
Банки данных. Это системы с высокой степенью интеграции данных и автоматизации управления ими, ориентированные на коллективное пользование. Они, в основном, лишены недостатков, присущих АИС первого поколения.
Функционирование АИС связано с накоплением и обработкой информации. Под информацией понимается совокупность знаний о фактических данных и зависимостях между ними.
В компьютере понятия информации и данных часто отождествляются. Хотя, если быть точным, то данные – это информация, представленная в форме, необходимой для ввода ее в ПК, хранения, обработки и выдачи потребителям.
Информация, вводимая в АИС, а также выдаваемая системой пользователю, представляется в виде документов.
Документ– это материальный объект, содержащий в зафиксированном виде информацию, оформленную установленным порядком, имеющую в соответствии с установленным законодательством правовое значение и предназначенную для передачи и использования. Источником информации в АИС являются люди и датчики, потребителем пользователи (люди).
Пользователей АИС делят на три категории:
администраторы системы, отвечающие за ее эксплуатацию;
прикладные программисты, разрабатывающие прикладные программы для решения различных задач;
конечные пользователи, т.е. те, кто обращается к системе для получения необходимых данных.
Обращение пользователей в АИС осуществляется в виде запросов. Запрос– это формализованное сообщение, поступающее на вход системы содержащее условие на поиск данных и указание о том, что проделать с найденными данными.
Интерпретация введенных запросов, выполнение действий, указанных в них, формирование и вывод сообщений и документов составляют основные этапы работы АИС.
В целом под автоматизированной информационной системой понимается совокупность информационных массивов, технических, программных и языковых средств, предназначенных для сбора, хранения, поиска, обработки и выдачи данных по запросам пользователей.
Использование АИС может осуществляться двумя способами:
Автономное функционирование, когда АИС не входит в состав других систем. Примером могут служить библиотечные информационно-поисковые системы и системы резервирования авиа-эксплуатационных билетов типа “Сирена”и“Экспресс”, в которых ответы на запрос пассажира является документ в виде билета либо сообщение об отсутствии свободных мест.
Использование АИС в качестве составной части другой АИС, в этом случае выходные данные могут применяться не только конечными пользователями, но и другими компонентами этой АИС с целью дальнейшей обработки и применения в производственном процессе.
Так в обучающих системах АИС содержит изучаемый материал, набор вопросов, задач и ответов, в САПР – нормативно-справочную информацию, сведения о ГОСТах и другие данные, в АСУ – всю информацию, необходимую для управления предприятием, т.е. для анализа, оценки, прогнозирования, выработки решений, планирования, контроля исполнения.
Информационные системы принято классифицировать по четырем основным признакам:
по типу хранимых данных;
по характеру обработки данных;
по степени интеграции данных и автоматизации управления;
по степени распределенности.
По типу хранимых данныхАИС разделяются документальные информационно-поисковые системы (ДИПС) и фактографические информационно-поисковые системы (ФИПС).
ДИПС предназначены для хранения и обработки документов, описаний и рефератов, а также текстов документов. Такие данные представляются в неструктурированном виде (пример – библиотечные АИС).
ФИПС хранят и обрабатывают фактографическую информацию – структурированные данные в виде чисел и текстов. Над такими данными можно выполнять различные операции.
По характеру обработки данных АИС делятся на две группы. К первой относятся информационно-справочные системы (ИСС), называемые часто запросно-ответными или просто справочными, которые выполняют поиск и вывод информации без ее обработки.
Ко второй группе относятся автоматизированные информационные системы обработки данных. Они сочетают в себе информационно-справочную систему с системой обработки данных. Обработка найденных данных выполняется комплексом предусмотренных в системе прикладных программ. Большинство АИС построено по этому принципу.
По степени интеграции данных и автоматизации управления информационные системы делятся на АИС на автономных файлах, где принцип интеграции практически не используется, а уровень автоматизации управления файлами сравнительно низкий. Такие системы применяются в настоящее время. Они эффективны в случае узкого, специализированного использования небольшим кругом лиц.
По сравнению с АИС на автономных файлах в банках данных хранимая информация сосредоточена в едином информационном массиве – базе данных, а процесс манипулирования данными автоматизирован.
По степени распределенностиАИС делятся на локальные, когда система размещается на одном ПК, и на распределенные, функционирующие в среде вычислительной сети и компоненты которой распределены по узлам сети (серверам и рабочим станциям).
К основным требованиям при проектировании банков данных относятся следующие:
Адекватность информации состоянию предметной области;
Надежность функционирования;
Быстродействие и производительность;
Простота и удобство использования;
Массовость использования;
Защита информации;
Возможность расширения.
В основе построения БнД лежат определенные научные принципы, из которых наиболее существенные – это принцип интеграции данных и принцип централизации управления ими. Оба принципа отражают суть банка данных: интеграция является основой организации БД, централизация управления – основой организации и функционирования системы управления базами данных (СУБД).
Суть принципа интеграции данных состоит в объединении отдельных, взаимно не связанных данных в единое целое, в роли которого выступает база данных, в результате чего пользователю и его прикладным программам все данные предоставляются единым информационным массивом. Интеграцию данных необходимо рассматривать на двух уровнях – логическом и физическом.
На логическом уровне множество структур данных отображается в единую структуру данных, на физическом уровне автономные файлы объединяются в базу данных.
Принцип централизации управлениясостоит в передаче всех функций управления данными единому комплексу управляющих программ – системе управления базами данных. Т.е. все операции, связанные с доступом к БД, выполняются не прикладными программистами, а централизовано – ядром СУБД – на основании информации, получаемой из этих программ. Соблюдение этого принципа позволяет автоматизировать работу с базами данных и тем самым повысить эффективность применения БД.