Назначение и область применения БД

Назначение и область применения баз данных

Подготовил преподаватель Бурдин А.Б.

Содержание

1. Определение и назначение баз данных.  2. Области применения баз данных. 3. Основные понятия базы данных. 4. Классификация баз данных. 5. Основные понятия реляционных базы данных. 6. Системы управления базами данных — СУБД

Определение и назначение баз данных

С самого начала развития вычислительной техники образовались два основных направления ее использования.

Первое направление — применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов, которые слишком долго или вообще невозможно производить вручную.

Второе направление — это использование средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах. 

Определение и назначение баз данных

В самом широком смысле информационная система представляет собой программный комплекс , функции которого состоят в поддержке надежного хранения информации в памяти компьютера, выполнении специфических для данного приложения преобразований информации и/или вычислений, предоставлении пользователям удобного и легко осваиваемого интерфейса .  

Определение и назначение баз данных

Обычно объемы информации , с которыми приходится иметь дело таким системам, достаточно велики , а сама информация имеет достаточно сложную структуру .

Классическими примерами информацион-ных систем являются банковские системы , системы резервирования авиационных или железнодорожных билетов , мест в гостиницах и т. д.

Определение и назначение баз данных

Второе направление возникло несколько позже первого. Это связано с тем, что на заре вычислительной техники компьютеры обладали ограниченными возможностями. Надежное и долговременное хранение информации возможно только при наличии запоминающих устройств, сохраняющих информацию после выключения электрического питания. Оперативная память этим свойством обычно не обладает.

Определение и назначение баз данных

Используемые в ранних ЭВМ два вида устройств внешней памяти, магнитные ленты и барабаны были несовершенными. Емкость магнитных лент была достаточно велика, не по своей физической природе они обеспечивали последовательный доступ к данным. Магнитные барабаны давали возможность произвольного доступа к данным, но были ограниченного размера. Появление соответствующих носителей данных, в первую очередь, жестких дисков, дало толчок к работам по созданию информационных компьютерных систем.

Определение и назначение баз данных

Основу любой информационной системы составляет база данных — это набор данных, которые организованы специальным образом . В настоящее время действует Закон «О правовой охране программ для электронных вычислительных машин и баз данных» № 3523-1 от 23.09.92. В этом законе дается следующее определение базы данных: «База данных — это объективная форма представления и организации совокупности данных (например, статей, расчетов), систематизированных таким образом, чтобы эти данные могли быть найдены и обработаны с помощью ЭВМ».

Определение и назначение баз данных

Файл — это место фактического хранения информации. В файле различают структуру и собственно данные. Структура файла остается неизменной, а информация (данные) может изменяться при операциях обращения к файлу. 

В качестве основной структурообразующей единицы хранимых данных принимается хранимая запись . Хранимые записи состоят из фиксированной совокупности полей , служащих для представления значений какого-либо типа (чисел, литерных строк, дат, булевых значений, денежных единиц и т. д.) и могут иметь формат фиксированной или переменной длины .

Определение и назначение баз данных

Полям , как правило, присваиваются уникальные в данной базе имена , ассоциируемые с предметной областью.

Если в качестве примера базы данных рассмотреть картотеку сотрудников некоторого абстрактного предприятия, то единицей хранимых данных может быть запись персональной информации по каждому сотруднику с полями: табельный номер (формат поля — целое число); фамилия, имя, отчество (формат поля — литерная строка определенной длины); дата рождения (формат поля — дата); заработная плата (формат — действительное число) и т. д.

Определение и назначение баз данных

Информационные системы ориентированы главным образом на хранение, выбор и модификацию постоянно существующей информации . Структура информации зачастую очень сложна, и хотя структуры данных различны в разных информационных системах, между ними часто бывает много общего. На начальном этапе использования вычислительной техники для управления информацией проблемы структуризации данных решались индивидуально в каждой информационной системе.

Определение и назначение баз данных

Поскольку информационные системы требуют сложных структур данных, эти дополнительные индивидуальные средства управления данными являлись существенной частью информационных систем и практически повторялись от одной системы к другой. Стремление выделить и обобщить общую часть информационных систем, ответственную за управление сложно структурированными данными, явилось первой побудительной причиной создания систем управления базами данных — СУБД .

Определение и назначение баз данных

В наиболее полном варианте СУБД может иметь следующие компоненты: • среда пользователя , дающая возможность непосредственного управления данными с клавиатуры; • алгоритмический язык для программирования прикладных систем обработки данных, реализованный как интерпретатор; • компилятор для придания завершенной программе вида готового коммерческого продукта в форме независимого ЕХЕ-файла; • программы-утилиты быстрого программирования рутинных операций (генераторы отчетов, форм, таблиц, экранов, меню и других приложений).

Определение и назначение баз данных

Собственно СУБД — это инструментальная оболочка пользователя . Ввиду того, что такая среда ориентирована на немедленное удовлетворение его запросов, это всегда система-интерпретатор.

Наличие в СУБД языка программирования позволяет создавать сложные системы обработки данных, ориентированные под конкретные задачи и под конкретного пользователя.

Области применения баз данных

Автоматизированные информационные системы (АИС), основу которых составляют базы данных, появились в 60-х годах в военной промышленности и в бизнесе — там, где были накоплены значительные объемы полезных данных. Первоначально АИС были ориентированы лишь на работу с информацией фактического характера — числовыми или текстовыми характеристиками объектов.

Затем, по мере развития техники, появилась возможность обрабатывать текстовую информацию на естественном языке.

Области применения баз данных

Принципы хранения разных видов информации в АИС сходны, но алгоритмы ее обработки определяются характером информационных ресурсов.

Соответственно были выделены два класса АИС: документальные и фактографические .

Области применения баз данных

Документальные АИС служат для работы с документами на естественном языке .

Наиболее распространенный тип документальных АИС — информационно-поисковые системы , предназначенные для накопления и подбора документов, удовлетворяющих заданным критериям. Они могут выполнять просмотр и подборку монографий, публикаций в периодике, сообщений пресс-агентств, текстов законодательных актов.

Области применения баз данных

Фактографические АИС оперируют фактическими сведениями, представленными в формализованном виде .

Фактографические АИС используются для решения задач обработки данных .

Обработка данных — специальный класс решаемых на ЭВМ задач, связанных с вводом, хранением, сортировкой, отбором и группировкой записей данных однородной структуры. Задачи этого класса решаются при учете товаров в магазинах и на складах, начислении зарплаты, управле-нии производством, финансами, телекоммуникациями .

Области применения баз данных

Различают фактографические АИС оперативной обработки данных , подразумевающие быстрое обслуживание относительно простых запросов от большого числа пользователей,  и фактографические АИС аналитической обработки , ориентированные на выполнение сложных запросов, требующих: • проведения статистической обработки данных; • моделирования процессов предметной области; • прогнозирования развития этих процессов.

Области применения баз данных

Таким образом, применение АИС и баз данных характеризуется, но не ограничивается следующими областями: • организация хранилищ данных; • системы анализа данных; • системы принятия решений; • мобильные и персональные БД; • географические базы данных; • мультимедиа базы данных; • распределенные информационные системы; • базы данных для всемирной сети World Wide Web.

Основные понятия базы данных

Основой многих информационных систем (прежде всего, информационно-справочных систем) являются базы данных .

База данных (БД) — организованная совокупность данных, предназначенная для длительного хранения во внешней памяти ЭВМ, постоянного обновления и использования.

Основные понятия базы данных

В большинстве случаев базу данных можно рассматривать как информационную модель некоторой реальной системы, например книжного фонда библиотеки, кадрового состава предприятия и так далее.

Такую систему называют предметной областью базы данных и информационной системы , в которую она входит.

Один из признаков, по которому можно классифицировать базы данных, — характер хранимой информации . 

Классификация баз данных

Фактографические БД содержат данные, представляемые в краткой форме и строго фиксированных форматах. Такие БД являются аналогами бумажных картотек, например, библиотечного каталога или каталога видеотеки.  Другой тип баз данных — документальные БД .  Здесь аналогом являются архивы документов, например, архив судебных дел, архив исторических документов и пр. В дальнейшем мы будем рассматривать лишь фактографические БД.

Классификация баз данных

Классификация по способу хранения данных делит БД на централизованные и распределенные .

Вся информация в централизованной БД хранится на одном компьютере . Это может быть автономный ПК или сервер сети, к которому имеют доступ пользователи - клиенты.  Распределенные БД используются в локальных и глобальных компьютерных сетях . В  последнем случае разные части базы данных хранятся на разных компьютерах.

Классификация баз данных

Известны три разновидности структуры данных :  - иерархическая , - сетевая , - табличная .

Соответственно по признаку структуры базы данных делятся на: - иерархические БД - сетевые БД - реляционные (табличные) БД - объектно-ориентированная модель

Классификация баз данных

Коротко о главном: База данных — организованная совокупность данных, предназначенная для дли-тельного хранения во внешней памяти ЭВМ, регулярного обновления и использования. База данных представляет собой информационную модель определенной предметной области. Классификация баз данных возможна   по характеру информации:  фактографические и документальные БД;  по структуре данных:  иерархические, сетевые, реляционные БД;  по способу хранения данных:  централизованные и распределенные БД. Реляционные БД (РБД) — наиболее распространенный тип БД, использующий табличное представление данных. Основные понятия организации данных в РБД:  таблица, запись, поле, тип поля, главный ключ таблицы. СУБД (система управления базами данных) — программное обеспечение для работы с базами данных.