Банк данных

     Содержание 
 

     Введение………………………………………………………………………..………3

1. Информатика, данные, знания……………………………………………..……...5
2. Банк данных…………………………………………………………………..…….7
1. Модели данных………………………………………………….……………….10
2. Автоматизированные БД…………………………………………………….….13
3. Архитектура БД……………………………………………………….…………15

Заключение……………………………………………………………………….…...19

Глоссарий……………………………………………………………………………..21

Список использованных источников……………………………..………………....22

Приложение  А…………………………………………….…………………………..23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

     Успешная  практическая деятельность человека все  в большей степени зависит  от эффективной организации обмена информацией. Установлено, что объем  информации растет примерно пропорционально  квадрату развития производительных сил. Информационные процессы реализуются в таких сферах деятельности людей, как экономика и техника, наука и технология, медицина и социальное обеспечение. Информацию и данные все чаще рассматривают как жизненно важные ресурсы, которые должны быть организованы так, чтобы ими можно было легко пользоваться.(2)

     Перерабатывать  большой объем информации в заданные сроки без специальных средств  обработки практически невозможно. К сожалению, большая часть информации еще находится вне ЭВМ, что  объясняется отсутствием достаточного количества и номенклатуры технических средств обработки. Но если учесть, что стоимость ЭВМ снижается, то можно предположить, что в перспективе машинная обработка информации будет основной повсеместно. В ЭВМ могут храниться и обрабатываться не только печатные тексты, но и чертежи, фотографии, запись голоса и т.д. Таковы возможности безбумажной технологии обработки информации.

     Методы  организации процессов обработки  информации, реализуемые в концепции  банков данных и знаний, позволили  принципиально по-новому подойти  к их реализации в автоматизированных системах.

     Банки данных и знаний являются одним из основных компонентов автоматизированных систем различных уровней и типов. Их создают для многих отраслей и  сфер народного хозяйства: планирования, учета, управления предприятиями, статистики, здравоохранения и др.                                                                                                

     Концепция банков данных стала определяющим фактором при создании систем автоматизированной обработки информации. Рассматривая общие вопросы, связанные с функционированием баз данных, обсуждаются основные компоненты банков данных и получивший наибольшее распространение трехуровневый подход к построению банков данных, включающий внешний, концептуальный и внутренний уровни представления данных.

          1 Информация, данные, знания

     Под информацией понимают любые сведения о каком-либо событии, сущности, процессе и т.п., являющиеся объектом некоторых операций: восприятия, передачи, преобразования, хранения или использования.

     Понятие об информации сложилось у человека давно. Она используется во всех областях человеческой деятельности, любая взаимосвязь и координация работ возможны только благодаря информации. Человек создал естественные информационные системы, поскольку существовала насущная потребность снабжать производство информацией, необходимой при контроле и принятии решений; научился собирать эту информацию, обрабатывать и передавать ее по назначению.(1)

     Процесс осмысления информации и ее роли в  жизни и деятельности человека продолжается. Информация вместе с другими научными понятиями позволяет глубже познать законы развития материального мира, она является общим для всех видов и форм движения материи понятием и связана с тем или иным неотъемлемым свойством или атрибутом материи (отражением, разнообразием, структурой, неоднородным распределением вещества и энергии в пространстве и времени и т.д.).

     Перед тем как определить понятие «данные», представьте следующую абстрактную ситуацию. Имеются некоторая система, информация о которой представляет интерес, и наблюдатель, способный воспринимать состояния системы и в определенной форме фиксировать их в своей памяти (никаких других действий наблюдатель не выполняет). В этом случае считают, что в памяти наблюдателя находятся данные, описывающие состояние системы. Таким наблюдателем в общем случае выступает информационная система.

     Итак, данные можно определить как информацию, фиксированную в определенной форме, пригодной для последующей обработки, хранения и передачи.

     Соответственно двум понятиям «информация» и «данные» различают два аспекта рассмотрения вопросов – инфологический и датологический.

     В инфологическом аспекте рассматриваются вопросы, связанные со смысловым содержанием данных независимо от способов их представления в памяти системы. На этапе инфологического проектирования информационной системы решаются следующие вопросы:

          - О каких объектах или явлениях реального мира требуется накапливать и обрабатывать информацию в системе?

          - Какие их основные характеристики и взаимосвязи между собой будут учитываться?

          - Какие вводимые в информационную систему понятия об объектах и 
явлениях, их характеристиках и взаимосвязях требуют уточнения?

     Таким образом, на этапе инфологического  проектирования выделяется часть реального мира, определяющая информационные потребности системы, т.е. ее предметная область.

     В датологическом аспекте рассматриваются вопросы представления данных в памяти информационной системы. При датологическом проектировании системы, исходя из возможностей имеющихся средств восприятия, хранения и обработки информации, разрабатываются соответствующие формы представления информации в системе посредством данных, а также приводятся модели и методы представления и преобразования данных, формируются правила смысловой интерпретации данных.

     Данные  соответствуют зарегистрированным фактам об объектах или явлениях реального  мира. Чтобы в дальнейшем использовать данные, требуется их смысловое содержание – семантика данных. Поэтому в  информационной системе должны быть сформулированы правила их смысловой интерпретации.

     Работа  с семантикой – это работа со знаниями. Основное средство представления  семантики данных – естественный язык. Однако можно использовать специальные  формализованные языки, которые позволяют достаточно эффективно организовать обработку информации для целого ряда практических задач.(5)

     2 Банки данных

     Банк  данных содержит две основные компоненты: базу данных (БД) – датологическое представление информационной модели ПО, и систему управления базой данных (СУБД), с помощью которой и реализуется централизованное управление хранимыми в ней данными, доступ к ним и поддержание их в состоянии, соответствующем состоянию ПО. Существует множество уровней абстрагирования при рассмотрении процессов обработки данных, начиная с ЭВМ и технических устройств обработки, где рассмотрение выполняется на уровне двоичных разрядов -битов, и кончая конечным пользователем, имеющим дело с абстракциями, представленными с помощью естественного языка и других средств отображения, с которыми привычно работать человеку в той или иной области деятельности. Соответственно и БД можно рассматривать на различных уровнях абстрагирования. Выбирают их в зависимости от целевого назначения. Например, пользователь, не являющийся специалистом в области обработки данных, выбирает соответствующий уровень абстрагирования для удобства работы с БД, для выполнения качественного проектирования структур данных, для решения задачи рациональной организации БД на запоминающих устройствах и т.п. При размещении БД на устройствах внешней памяти (например, на магнитных дисках) используется самый нижний уровень абстрагирования, который называют физическим (физическая БД). Это уровень битов (или байтов) и физических адресов на запоминающих устройствах.(4)

     Управляет БД администратор. Стоит отметить, что при рассмотрении всего контура управления БД на физическом уровне, не касаясь характера процессов, протекающих в технических устройствах , следует учитывать и операционную систему (ОС) ЭВМ, поскольку программы управления БД выполняются непосредственно под управлением ОС и во многих случаях наравне с другими программами (например, программами решения инженерных расчетных задач) в многопрограммном режиме. Поэтому дисциплины обслуживания программ, заложенные в ОС, существенно сказываются на полном времени обработки запросов пользователей. Рекомендуемое время реакции системы на запрос человека, исходя из его психологических характеристик, не превышает 3 с. И таким образом, если ОС будет задерживать программы управления БД в общей очереди выполняемых на ЭВМ программ на большие промежутки времени, то условие не будет реализовано.

     Не  останавливаясь на работе ОС и технических  средств, рассмотрим только работу элементов  контура управления БД, реализующих  управление на уровне самих данных, т.е. работу АБД и СУБД. Отметим, что выделение уровней рассмотрения является условным, поскольку группа АБД может контролировать работу ОС и технических средств.

     СУБД  представляет собой специальный пакет программ, с помощью которого, как уже было отмечено, реализуется централизованное управление БД и обеспечивается доступ к данным. В каждой СУБД прежде всего имеются компиляторы (трансляторы) либо интерпретаторы с ЯОД¹ и ЯМД². При создании интегрированных БД, содержащих несколько разнотипных СУБД, каждая из которых используется в отдельном локальном БД и характеризуется наличием своего ЯОД и ЯМД, разрабатывают единые для всего интегрированного банка ЯОД и ЯМД, обеспечивающие работу с данными любого локального банка, входящего в состав интегрированного.

     ЯОД представляет собой язык высокого уровня, предназначенный для описания схемы БД или ее части. С его помощью выполняется описание типов данных, подлежащих хранению либо выборке из базы, их структур и связей между собой. ЯОД не является процедурным языком. Исходные тексты (описание данных), написанные на этом языке, после трансляции отображаются в управляющие таблицы адресов памяти. В соответствии с полученным описанием СУБД находит в базе требуемые данные, преобразует и передает их, например, в прикладную программу (ПП), которой они потребовались, либо определяет место в памяти ЭВМ, куда их требуется поместить, и в каком виде, а также с какими данными установить связь и какие имеющиеся данные требуется скорректировать и т.п.

     В зависимости от алгоритма работы конкретной СУБД возможны различные варианты обработки исходных текстов описаний данных, составленных на ЯОД. В одних случаях описания всегда вначале транслируются, а затем, если нет синтаксических ошибок, выполняется дальнейшая обработка запроса, в котором они присутствовали. В других случаях возможна предварительная трансляция описаний для их отладки и выявления ошибок. После этого обычно с помощью средств используемой ОС готовые отлаженные описания (каждое со своим идентификатором) помещаются в специальную библиотеку, откуда СУБД их выбирает по идентификатору при обработке соответствующих запросов (идентификатор требуемого описания поступает в запросе). Кроме того, может использоваться режим интерпретации описаний при обработке запросов и т.д.

     В ряде систем языки описания всей схемы  БД и ее частей, или подсхем, могут  иметь некоторые отличия. В дальнейшем, если это необходимо, можно различить язык описания данных схемы (ЯОД С) и язык описания данных подсхемы (ЯОД ПС).

     ЯМД, или язык запросов к БД, представлен обычно системой команд манипулирования данными. В нем, например, могут иметься следующие команды:

            - произвести выборку из базы конкретного данного по его наименованию;

            - произвести выборку из базы всех данных определенного типа, значения которых удовлетворяют определенным признакам;

             - найти в базе позицию данного и поместить туда его новое значение и т.д.

     В системах управления БД с базовым  языком разрабатывается собственный  алгоритмический язык, позволяющий кроме операций манипулирования данными выполнять также арифметические операции, операции ввода–вывода на терминалы и т.п.

     Многие  СУБД являются комбинированного типа, т.е. имеют как базовый, так и  включающие языки. В описанных СУБД может быть своя терминология по названиям языков.

     Схема взаимодействия прикладной программы с СУБД. Передачи данных между рабочей областью ввода–вывода прикладной программы и БД вызывают команды ЯМД, которые инициируются прикладной программой и работают на основании приведенного описания требуемых данных. В остальном написание прикладных программ, работающих с БД, ничем не отличается от написания обычных программ, т.е. можно при написании прикладной программы БД представлять как гипотетическое внешнее устройство, с которого считываются (либо куда записываются) данные, управляемое с помощью команд ЯМД. При этом в программе выполняется соответствующее описание требуемых данных и переменных.