Введение в базы данных АРЕФЬЕВА Е. А. СОДЕРЖАНИЕ
Содержание 2 1. БАНК ДАННЫХ: ПОНЯТИЕ, СТРУКТУРА И ПР. 2. КОМПОНЕНТЫ БАНКА ДАННЫХ 3. КЛАССИФИКАЦИЯ БАНКОВ ДАННЫХ 4. ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗЫ ДАННЫХ Арефьева Е. А. Введение в БД
Информационная система и банк данных 3 Информационная система (ИС) – система, реализующая сбор, обработку и манипулирование данными и включающая технические средства обработки данных, программное обеспечение и персонал. Банк данных (Бн. Д) – это автоматизированная ИС, включающая в свой состав комплекс специальных методов и средств (математических, информационных, программных, языковых, организационных и технических) для поддержания динамической информационной модели предметной области с целью обеспечения информационных запросов пользователей. База данных (БД) – именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области. НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Отличительные особенности Бн. Д 4 БД создаются для многоцелевого использования, а не для решения какой-либо одной задачи БД отражают определенную часть реального мира. Необходимо, чтобы информация фиксировалась в БД однократно, накапливалась и поддерживалась в актуальном состоянии централизованно БД – специальным образом организованные данные, единство и целостность которых поддерживается специальными средствами Для функционирования Бн. Д необходимо наличие программных и языковых средств для выполнения всех операций, связанных с хранением и доступом к данным НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
5 Банк данных – система специальным образом организованных данных (БД), программных, технических, языковых, организационнометодических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных. Система управления базами данных (СУБД) – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного применения БД многими пользователями. Компоненты банка данных НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Преимущества использования Бн. Д 6 Наличие единого отображения проблемной области позволяет обеспечить непротиворечивость и целостность информации, возможность обращаться к ней с различными (а не только с предопределенными) запросами. Интегрированное хранение сокращает избыточность хранимых данных, что сокращает затраты на создание, хранение данных и поддержании их в актуальном состоянии. В организации использование Бн. Д приводит к большей доступности данных между сотрудниками и изменению характера выполняемых ими функций, сокращению документооборота. СУБД обеспечивает высокое качество выполнения функций по управлению данными и облегчает процесс создания ИС. БД обеспечивают более полную реализацию принципа независимости прикладных программ от данных по сравнению с организацией локальных файлов. НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Предпосылки широкого использования Бн. Д 7 объекты реального мира находятся в сложной взаимосвязи между собой, что необходимо и в их информационном отражении; информационные потребности различных пользователей существенно пересекаются, что делает целесообразным использование единых БД; функции создания и ведения, предоставления данных являются универсальными, общими при решении разнообразных задач. Создание специализированных средств уменьшает затраты на создание ИС; современный уровень развития технических и программных средств. НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Требования к Бн. Д 8 адекватность отображения ПО (полнота, целостность и непротиворечивость данных, актуальность информации); возможность взаимодействия пользователей разных категорий и в разных режимах, обеспечение высокой эффективности доступа для разных приложений; дружелюбность интерфейса, малое время на освоение системы; обеспечение конфиденциальности, определение групп пользователей и их полномочий; обеспечение взаимной независимости программ и данных; обеспечение надежности функционирования Бн. Д; защита данных от намеренного и случайного разрушения; возможность быстрого и полного восстановления данных при их разрушении; приемлемые характеристики функционирования (стоимость, время реакции на запросы, ресурсы…) НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Компоненты Бн. Д 9 ØИНФОРМАЦИОННЫЙ КОМПОНЕНТ ØПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ØЯЗЫКОВЫЕ СРЕДСТВА ØТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ØОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ØПЕРСОНАЛ НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Информационный компонент 10 ØБаза данных – Закон РФ данных ØМетаинформация Словарь «О правовой охране программ для ЭВМ и БД» : именованная совокупность информация об (репозиторий, «База данных - объективная взаимосвязанных данных, информации – описание словарь-справочник, форма представления и отражающие состояние БД, используемая на организации предметной энциклопедия)– некоторой совокупности разныхсистематизированных данных, стадиях централизованное пр. области, находящихся под информация чтобы данные таким образом, о ПО и хранение найдены и управлением СУБД. могли быть метаинформации ЭВМ» обработаны с помощью Описание данных Информационный компонент Метаданные стадии разработки и исполнения База данных Описание пользователей …… НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Программные средства Бн. Д 11 Ядро СУБД обеспечивает Программные средства создание БД, организацию ввода, сложный комплекс, обработки хранения данных; обеспечивающий Программные средства взаимодействие всех частей Трансляторы обеспечивают информационной системы поддержку языковых средств; при ее функционировании Утилиты обеспечивают выполнение вспомогательных функций (восстановление данных, сбор статистики о функционировании Бн. Д …). Ядро СУБД Программная составляющая Бн. Д Трансляторы Операционная система Утилиты Прикладные программы Генераторы форм, отчетов. . НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Языковые средства Бн. Д 12 Языковые средства обеспечивают взаимодействие пользователей разных категорий с Бн. Д и Языковые средства должны соответствовать следующим принципам: Языковые средства (по функциям) Ø Принцип минимума (по форме работы представления) Ø Принцип минимума мастерства Языки Ø Принцип естественности языка Языки описания манипулирования данных (ЯОД) данными (ЯМД) Ø Принцип минимума времени Ø Принцип минимума ошибок Аналитические Табличные Графические Ø Принцип минимума поддержки ЯО хранимых Декларативные ЯО схем Процедурные Ø Принцип максимума результата данных НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Технические средства Бн. Д 13 ЭВМ Средства хранения данных Технические средства Средства ввода данных Средства отображения данных Коммуникационные средства НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Классификация ТС Бн. Д по операциям с БД 14 ØПоиск Обработка ØКорректировка ØЛогическая ØАрифметическая Ввод ØС клавиатуры ØС датчиков ØС машинных носителей ØС немашинных носителей ØПо каналам связи ØРечевой ØИмпорт Вывод БД Архивы ØНа бумажные носители ØНа машинные носители ØНа дисплей ØПо каналам связи ØРечевой ØЭкспорт Хранение НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Персонал Бн. Д 15 Сотрудники Пользователи Бн. Д информационных Бн. Д служб Пользователи Бн. Д Администраторы Конечные пользователи сети Конечные пользователи Квалифицированные Руководители Параметристы Регулярные Сотрудники информационных Программисты служб Сотрудники информационных Работающие в Рядовые Неквалифицированные справочномслужб Случайные Системные Прикладные пользователи режиме НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Администраторы Бн. Д 16 Ø Анализ предметной области Ø Проектирование структуры БД Ø Задание ограничений Ø Ø Ø целостности при описании структуры и процедур обработки БД Разработка технологии ведения БД (изменения, добавления, удаления записей) Защита данных от несанкционированного доступа Защита данных от разрушения Обеспечение восстановления БД Анализ эффективности функционирования Бн. Д Ø Анализ обращений пользователей к БД Ø Работа с пользователями Ø Подготовка и поддержание программных средств Ø Организационно-методическая работа Администратор предметной области Администраторы Бн. Д Администратор БД Администратор приложений НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Средства администрирования БД (DBA) 17 Мониторинг работы БД • Слежение за использованием ресурсов, выдача статистики • Обнаружение и исправление возникающих неполадок Наблюдение за объектами БД, анализ, сопоставление характеристик • Планирование необходимых вычислительных мощностей • Задание пороговых значений для слежения за нужными объектами Оптимизация хранения данных и работы сервера • Анализ свободного пространства, дефрагментация • Наблюдение за параметрами, влияющими на производительность Сопровождение БД, файлов… • Перенос элементов БД в другую СУБД, компьютер … НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Взаимодействие компонентов Бн. Д Исходное описание схем данных Языки описания данных Языки манипулирования данных Словарь Технические средства Журнал Организационнометодические средства Выходные данные 18 Программные средства Архив Запросы База данных Исходные данные НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Классификация Бн. Д 19 ØКЛАССИФИКАЦИЯ БАЗ ДАННЫХ ØКЛАССИФИКАЦИЯ СУБД ØКЛАССИФИКАЦИЯ БАНКОВ ДАННЫХ В ЦЕЛОМ НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Классификация БД 20 Аудио Визуальные Мультимедиа По форме представления информации НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Централизованные Локальные Распределенные По характеру организации хранения и использования данных
Фактографические Документационные Лексикографические По типу хранимой информации
По характеру организации БД Неструктури -рованные Частично структурированные Структури- Иерархические Сетевые рованные Реляционные
БД • Совокупность файлов БД Файл БД • Множество однотипных записей Запись • Совокупность полей Поле • Наименьшая семантическая единица
Иерархическая модель ИЕ 1 ИЕ 21 ИЕ 31 ИЕ 22 … ИЕ 3 n
Сетевая модель ИЕ 1 ИЕ 2 ИЕ 3 ИЕ 4
Реляционная модель Связи между записями определяются динамически Записи имеют линейную структуру Использование теоретико-множественных языковых средств: реляционной алгебры или реляционного исчисления
Классификация СУБД 28 Закрытые СУБД используют собственные языковые средства Открытые СУБД используют универсальные языковые средства Смешанные По языкам общения НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Операционные Информационные По выполняемым функциям
Предметноориентированные Универсальные По сфере применения
Настольные Корпоративные • Простота в использовании • Низкая стоимость • Ориентация на конечного пользователя • Работа в распределенной среде • Высокая производительность • Развитые средства администрирования По мощности
Для конечных пользователей Для разработчиков • Качественные компиляторы • Средства отладки • Средства документирования проекта … • Удобство интерфейса • Наличие интеллектуальных модулей подсказок • Высокий уровень языковых средств • Защита от «дурака» … По ориентации на преобладающую категорию пользователей
1 поколение • Системы, основанные на иерархической и сетевой модели • 60 -70 гг. XX в. 2 поколение • Реляционные системы • 80 г. XX в. – по н. в. 3 поколение • Должны поддерживать сложные структуры данных, более развитые средства поддержки целостности данных и пр.
По числу уровней архитектуры • Под архитектурным уровнем СУБД понимают функциональный компонент, механизмы которого служат для поддержки некоторого уровня абстракции Двух- или трехуровневые СУБД
Уровень 2 Физическая модель БД • Схема хранения Уровень 1 Логическая модель БД • Схема данных Уровень 3 • Подсхема Внешняя модель А Пользователь 1 Пользователь 2 Внешняя модель В Пользователь3
Тенденции развития СУБД 36 Ø Поддержка разных стилей проектирования (традиционный, объектно-ориентированный, визуальный) Ø Использование мультимедийных средств Ø Повышение уровня и разнообразия языковых средств Ø Использование хранилищ данных для обеспечения поддержки принятия решений Ø Расширение функциональных возможностей Ø Многоплатформенность Ø Рост производительности Ø Повышение безопасности и обеспечение целостности данных Ø Открытость (поддержка стандартов) Ø … Арефьева Е. А. Введение в БД НАЗАД СОДЕРЖАНИЕ
Классификация Бн. Д 37 Временной Ведомственный Территорииальный • Всемирный • Страна • Регион • … Тематический По охвату НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
С ограниченным кругом пользователей Общедоступные По степени доступности Бн. Д
Активные Пассивные • Система может самостоятельно менять поведение • Ведущая роль принадлежит пользователю По характеру взаимодействия с пользователем
Не государственные • Частные • Групповые • Личные Государственные По форме собственности
OLTP-системы OLAP-системы On-Line Transaction Processing - системы оперативной обработки транзакций On-Line Analytical Processing - системы аналитической обработки данных Системы ориентированы на большое количество запросов Ориентированы на сложный анализ (выявление тенденций, прогнозирование…) хранилища данных
Системы OLTP OLAP Преобладающая операция Ввод данных, поиск Анализ данных Характер запросов Много простых транзакций Сложные транзакции Хранимые данные Оперативные, детализированные Долгосрочные, агрегированные Вид деятельности Оперативная, тактическая Аналитическая, стратегическая Тип данных Структурированные Разнотипные
Корпоративные • Содержат информацию, относящуюся ко всей организации для консолидированного анализа Киоски данных • Содержат подмножество корпоративных данных и строятся для структурных подразделений организации
Проектирование БД 44 Ø При проектирования информационных систем используются подходы, основанные на исследовании временных и пространственных составляющих данных систем. Ø Исследование временных изменений, в т. ч. анализ требований, проектирование, построение, тестирование, эксплуатация системы позволяет составить т. н. жизненный цикл. Ø Исследование пространственных составляющих системы (последовательная детализация описания иерархической структуры системы) принято называть структурным анализом. НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Жизненный цикл БД 45 Каскадная схема Спиральная модель ЖЦ ПО - это непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости его создания и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации. НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
46 Этапы проектирования баз данных Предметная область – часть реального мира, представляющая интерес для данного исследования; Инфологическая модель – формализованное описание предметной области, выполненное без жесткой ориентации на используемые в дальнейшем программные и технические средства; Даталогическая модель отображает логические связи между элементами данных безотносительно к среде хранения; Физическая модель определяет способы физической организации данных в среде хранения с учетом возможностей СУБД. Арефьева Е. А. Введение в БД Инфологическое моделирование Концептуальная модель Модель «Сущность-связь» (ER -диаграмма) Даталогическое проектирование Логическая модель Схема данных Физическое проектирование Физическая модель Схема хранения НАЗАД СОДЕРЖАНИЕ
Концептуальное проектирование 47 1) Описание информационных потребностей пользователей 2) Требования и ограничения 3) Описание объектов и связей между ними 4) Алгоритмические связи между показателями 5) Лингвистические отношения 6) Ограничения целостности 7) Описание существующей информационной системы НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Даталогическое проектирование 48 КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ ИНФОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ ДОЛЖНА БЫТЬ ОТОБРАЖЕНА НА ЛОГИЧЕСКУЮ МОДЕЛЬ ДАННЫХ, ПОДДЕРЖИВАЕМУЮ СУБД. 1) выбор СУБД и определение модели представления данных 2) преобразование сущностей концептуальной модели с учетом выбранной модели представления данных 3) определение состава хранящихся в БД и вычисляемых показателей 4) введение искусственных идентификаторов НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Физическое проектирование 49 1) Создание таблиц в соответствии с 2) 3) 4) 5) 6) 7) определенными в логической модели связями Создание схемы данных (определение связей между таблицами) Создание системы форм для ввода данных Создание запросов на вывод необходимой информации Создание отчетов для вывода документов на печать Создание кнопочной формы (интерфейса), СУБД т ы Б Д с в я з ы в а ю щ и е в с е э л е м е н. MS Access Контрольный пример НАЗАД Арефьева Е. А. Введение в БД СОДЕРЖАНИЕ
Спасибо за внимание!!! СОДЕРЖАНИЕ
Скачать презентацию Введение в базы данных АРЕФЬЕВА Е А СОДЕРЖАНИЕ
1.Введение в базы данных.pptx