ДИСЦИПЛІНА БАЗИ ДАНИХ ЛЕКЦІЯ 2 Архітектура систем баз даних та незалежність даних доц. Мазурова О. О. , ст. викл. Широкопетлєва М. С. Кафедра Програмної інженерії, факультет Комп’ютерних наук, ХНУРЕ 1
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних та незалежність даних Мета лекції: Ознайомитися з поняттям систем управління базами даних, вимогами до них та функціональністю систем баз даних. Зміст: q Компоненти систем баз даних. q Поняття СУБД q Архітектура систем баз даних. Вимоги до СУБД q Внутрішній, зовнішній та концептуальний рівні. q Незалежність даних. q Функціональність СУБД на прикладі СУБД MS Access ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 2
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Архітектура інформаційної системи Інформаційна система – програмна система, що працює на основі бази даних та забезпечує збір, обробку, зберігання, аналіз та видачу інформації, що необхідна для забезпечення діяльності з керування та технологічних процесів. Система управления базою даних (СУБД) БАЗА ДАНИХ Прикладні програми ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru Кінцеві корстувачі 3
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Вимоги до ІС • адекватність відображення предметної області (повнота, цілісність і несуперечність даних, актуальність інформації, тобто її відповідність стану відображуваної реальної системи на даний момент часу); • • можливість взаємодії користувачів різних категорій і в різних режимах, забезпечення високої ефективності доступу для різних додатків; дружелюбність інтерфейсів і малий час на освоєння системи, особливо для кінцевих користувачів; • забезпечення таємності й конфіденційності для деякої частини даних, визначення груп користувачів і їх повноважень; • • • забезпечення взаємної незалежності програм і даних; забезпечення надійності функціонування ІС; захист даних від випадкового й навмисного руйнування; можливість швидкого й повного відновлення даних у випадку їх руйнування; прийнятні характеристики функціонування ІС (вартість обробки, час реакції системи на запити, необхідні машинні ресурси й ін. ). ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 4
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Архітектура інформаційної системи СУБД - система управління даними, що озабезпечує наступні функціональні можливості: підтримка логічно узгодженого набору файлів; забезпечення мови маніпулювання даними; відновлення інформації після різного роду збоїв; реально паралельна робота декількох користувачів. Система управления базою даних (СУБД) БАЗА ДАНИХ Прикладні програми ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru Кінцеві корстувачі 5
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Порівняльний аналіз СУБД та файлових систем n Файлові системи n СУБД Засоби зберігання інформації Зберігається неструктурована Зберігає складно структуровану інформацію інформація Керування одиницями зберігання інформації Підтримується узгодженість інформації в файлах В кожному файлі зберігається окрема самостійна інформація Підтримка спеціальних мов роботи з інформацією Не підтримуються спеціальні мови Підтримується мова запитів до даних (SQL) Багатокористувацький доступ до інформації Забезпечує паралельну роботу з даними Не підтримується Захист інформації Не забезпечено відновлення інформації після збоїв Підтримується відновлення інформацію післ збоїв ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 6
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Функціональність СУБД 1. Необхідність зберігати складно структуровану інформацію Особливість: Зберігання у БД інформації про різні об’єкти Приклад: БД підприємства Проекти Співробітники Н_ПРО ПРОЕКТ Н_СПІВР ПІБ Н_ВІД 1 Космос 1 Іванов 1 2 Климат 2 Петров 1 3 Сидоров 2 Завдання Н_СПІВР ТЕЛ 1 112233 2 1 1 2 Н_ВІД Н_ЗАВД 1 Відділи Н_ПРО 2 1 3 1 2 4 1 3 5 2 2 332211 ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 7
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Функціональність СУБД 2. Необхідність підтримувати узгодженість інформації в файлах Особливість: дані з одного об’єкта БД можуть зберігатися у різних файлах даних (особливості реалізації конкретних СУБД) Приклад: у СУБД Oracle одному логічному об’єкту БД відповідає один чи декілька файлів даних Табличний простір (один чи декілька файлів даних) Файл даних Таблиця Індекс Індекс ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru Таблиця 8
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Функціональність СУБД 3. Необхідність підтримувати мову запитів до даних Особливість: кожен користувач повинен мати змогу переглянути необхідну інформацію чи внести зміни до даних Приклад: отримати призвища співробітників, що працюють в першому відділку Запит мовою SQL: SELECT FIO FROM WORKER WHERE №_dep=1; WORKER Результат: №_worker FIO №_dep FIO 1 Іванов 2 Петров 1 Петров 3 Сидоров 2 ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 9
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Функціональність СУБД 4. Необхідність забезпечувати реально паралельну роботу з даними Особливість: можливість одночасного звертання декількох користувачів з різними запитами до БД. При чому кожен з них не повинен відчувати діяльність інших 5. Необхідність відновлювання інформації після збоїв Особливість: СУБД повинна забезпечувати надійність зберігання даних та відновлення інформації власними засобами ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 10
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних (дворівнева архітектура) Прикладна програма 1 Прикладна програма 2 Прикладна програма 3 РО 1 РО 2 РО 3 - С У Б Д Схема МД МД Схема Вн. МД Модель даних (МД) - загальне логічне надання вмісту БД; Внутрішня модель даних (Вн. МД) - це наближене до фізичного зберігання надання БД. ФБД ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 11
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Робота згідно дворівневій архитектурі 1) Користувачі працюють зі своїми прикладними програмами (ПП), використовуючи тільки терміни моделі даних. 2) СУБД, одержавши запит із ПП (наприклад, на читання даних з бази), організує запит до ОС на зчитування з ФБД необхідної порції даних (з машинного носія у свою буферну область пам'яті). 3) У буферній пам'яті СУБД виявляються збереженими записи, що мають структуру у відповідності зі схемою Вн. МД. 4) Виконується відображення збережених записів у записи МД; 5) Необхідні записи моделі передаються СУБД у робочу область (РО) прикладної програми, що потребувала ці дані. Переваги: вирішено питання забезпечення фізичної незалежності прикладних програм від даних (незалежність системи від технічних засобів, що використовуються). Недоліки: модель даних, яка є глобальним логічним наданням інформаційного вмісту БД, вимагає, щоб користувач ознайомився з інформаційним умістом усієї БД. ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 12
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Трьохрівнева архітектура систем БД Прикладна програма 1 РО 1 Схема ЗМД 2 ЗМД 1 С У Б Д . . . ЗМД 2 Схема КМД Схема Вн. МД ФБД Прикладна програма 1 РО 1 Схема ЗМД 3 . . . ЗМД 3 Зовнішня модель даних (ЗМД) - логічне надання даних для кожного конкретного користувача. Концептуальна модель даних (КМД) - загальна модель даних, що прийшла з дворівневої архітектури. 13
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Алгоритм виконання операції читання даних в трьохрівневій архитектурі 1) прикладна програма звертається до СУБД із запитом на читання запису ЗМД; 2) СУБД, використовуючи схему ЗМД і схему КМД, визначає, які записи КМД необхідні для формування запису ЗМД; 3) використовуючи схему КМД і схему Вн. МД, СУБД визначає, які збережені записи необхідні для побудови необхідних записів КМД, і відповідно визначає сукупність фізичних записів, які необхідно для цього зчитати з машинного носія; 4) СУБД видає ОС запит на зчитування у свою буферну область пам'яті необхідних записів із ФБД; 5) ОС за допомогою своїх методів доступу зчитує з фізичної пам'яті (з машинних носіїв) запитані СУБД фізичні записи й поміщає їх у системні буфери СУБД; 6) на підставі наявних схем моделей СУБД формує в буферній пам'яті запис ЗМД у тому виді, який потрібно прикладній програмі; 7) СУБД виконує пересилання сформованого запису ЗМД у РО прикладної програми; 8) ОС передає в ПП свої повідомлення й повідомлення СУБД про результати виконання запиту; 9) прикладна програма виконує обробку запису, що потрапив у її робочу область уведення-виведення. ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 14
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Незалежність даних (логічна та фізична) - можливість зміни логічної та фізичної структури БД без зміни уявлень користувачів. Незалежність даних передбачає інваріантність до характеру зберігання даних, програмного забезпечення і технічних засобів. ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 15
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Трьохрівнева архітектура ANSI/SPARC Зовнішній рівень Концептуальний рівень Внутрішній рівень n Внутрішній рівень – найбільш близок до фізичного зберігання, пов’язан зі способами зберігання інформації на фізичних пристроях; n Зовнішній рівень – найбільш близок до користувачів, пов’язан зі способами надання даних для окремих користувачів; n Концептуальний рівень – пов’язан з узагальненим наданням інформації у користувачів. ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 16
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Приклади рівнів архітектури Зовнішній рівень Концептуальний рівень Працюють в Відділи Співробітники Виконують завдання в Проекти Внутрішній рівень 17
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Найбільш популярні СУБД q MS Access 98/2000/2003/2007/2010 – розробник Microsoft; q MS SQL Server - розробник Microsoft ; q Paradox, d. Base - розробник Borland; q Inter. Base (Fire. Bird) - розробник Borland; q my. SQL - власник Oracle Corporation (розробник my. SQL AB); q Oracle - розробник Oracle Corporation, тощо. q На теперешній час існує близько 70 СУБД !!! ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 18
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Використання СУБД для створення інформаційних систем СУБД Oracle SQL ІС «Ресторан» СУБД MS Access СУБД MS SQL Server SQL Обмінюються даними Розробляються за допомогою Об’єктно-орієнтоване середовище візуального проектування MS Visual Studio ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru Машина виводу на БД 19
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Реляційна СУБД MS Access 2000 Основні характеристики СУБД підтримка погоджених даних у вигляді одного файла з розширенням. mdb; n підтримка роботи декількох користувачів; n захист від несанкціонованого доступу через систему паролів; n підтримка мови маніпулювання даними. n Версії СУБД - Access 97; - Access 2000/ 2003/ - Access 2007, 2010 Access надає засоби: - для створення макросів, аналогічні тим, що є в Word та Excel; - для повноцінної роботи з мовою Visual Basic for Applications (VBA). ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 20
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Загальний вигляд середовища MS Access 2000/2003 ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 21
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Створення таблиць Режими створення таблиць: - в режимі таблиці; - за допомогою конструктора; - за допомогою майстра; - шляхом імпорту таблиці. ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 22
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Завдання зв’язків між таблицями Параметри зв’язків: - забезпечення цілістності даних; - каскадне обовлення зв’язаних полів; - каскадне видалення зв’язаних полів. ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 23
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Схема бази даних ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 24
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Наповнення БД інформацією ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 25
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Формування простих запитів майстром ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 26
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Формування запитів конструктором та SQL ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 27
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Створення перехрестного запиту за допомогою майстра ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 28
БД. Лекція № 2. Архітктура систем баз даних Створення форм в авторежимах 1. Автоформа в стовпець 2. Автоформа стрічкова 3. Автоформа таблична ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 29
БД. Лекція № 2. Архітктура систем баз даних Редагування форми в конструкторі ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 30
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Компоненти панелі елементів - напис; - поле / поле зі списком; - група перемикачів; - перемикачі та прапорці; - кнопка; - малюнок; - набір закладинок; - підлеглі форми / звіти; - та інші. ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 31
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Побудова звітів Режими формування звітів: - за допомогою конструктора; - за допомогою майстра звітів; - автозвіт в стовпець; - автозвіт строчний; - та інші. ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 32
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Редагування звітів в конструкторі ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 33
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Створення макросів Види макросів: - відкрити форму / звіт / запит / таблицю; - печать; - встановити фільтр; - поновити / звернути; - повідомлення; - зберігти та інші. ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 34
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних ІС «Телефонний довідник» ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 35
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних ІС «Довідник собаківника» ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 36
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Література 1. К. Дж. Дейт «Введение в базы данных» (2006 – 8 -е изд. ); 2. Г. Гарсиа-Молина, Дж. Ульман, Дж. Уидом. Системы баз данных. Полный курс. — М. : «Вильямс» , 2003. — 1088 с 3. Теория и практика построения баз данных. 8 -е изд. / Д. Кренке. – СПб. : Питер, 2003. – 800 с. 4. Томас М. Конноли, Каролин Е. Бегг Базы данных. Проектирование, реализация, сопровождение. Теория и практика. -Москва-Санкт-Петербург- Киев, 2001. - 1111 с. 5. Хомоненко А. Д. , Цыганков В. М. Базы данных : учеб. - М. : Изд. КОРОНАВек, 2010. - 736 с. 6. Кузнецов С. Д. Основы баз данных. http: //www. webslon. ru/kuznecov_sergey/osnovi_b_d 7. http: //citforum. ru/database/classics/ 8. TPC. Org http: //www. tpc. org/ ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 37
БД. Лекція № 2. Архітектура систем баз даних Висновки Вимоги до СУБД: • • • зберігання складно структурованої інформації; підтримка узгодженості набору файлів; підтримка мови запитів до даних; забезпечення реально паралельної роботи багатьох користувачів; забезпечення надійності зберігання даних, захисту даних від несанкціонованого доступу та відновленню даних після збоїв. ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 38
Скачать презентацию ДИСЦИПЛІНА БАЗИ ДАНИХ ЛЕКЦІЯ 2 Архітектура систем баз
lect_DB_11_02_arkhitektura.ppt