45
1 ИНФОРМАТИКА Часть 5. Введение в СУБД

информатика (СУБД)

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: информатика (СУБД)

1

ИНФОРМАТИКА

Часть 5.

Введение в СУБД

Page 2: информатика (СУБД)

2

5.1.

Информационные

системы

Page 3: информатика (СУБД)

3

Области использования вычислительной техники

1. Выполнение численных расчетов

2. Автоматические или автоматизированные информационные системы

Информационная система (ИС) это совокупность структурированных данных и

комплекса программно-аппаратных средств для

хранения данных и манипулирования ими.

Page 4: информатика (СУБД)

4

Классификация информационных систем

Информационно-поисковые системы

Системы обработки данных

Классы

Виды

Фактографические системы

Документальные системы

Page 5: информатика (СУБД)

5

Классы информационных систем

Класс 1. Информационно-поисковые системы

– ориентация на поиск данных из общего множества

по определенному поисковому критерию.

– пользователя интересует в большей степени

извлекаемая информация, а не технология

обработки этих сведений.

Page 6: информатика (СУБД)

6

Класс 2. Системы обработки данных

– ориентация на обработку данных;

– пользователя интересует результат обработки

данных, а не сами данные;

– вывод информации необязателен;

Классы информационных систем

Page 7: информатика (СУБД)

7

Видыинформационных систем

Вид 1. Фактографические системы

–регистрация конкретных значений данных объектов

реального мира;

–информация имеет четкую структуру (формат);

–однозначные ответы на поставленные вопросы

Page 8: информатика (СУБД)

8

Виды информационных систем

Вид 2. Документальные системы

–совокупность неструктурированных документов

(текстовых и графических);

–нет однозначных ответов на поставленные вопросы.

Результат - список документов или объектов, в какой-

то мере удовлетворяющих сформулированным в

запросе условиям.

Page 9: информатика (СУБД)

9

ТерминологияОбъект

это нечто существующее и различимое, то есть

имеется способ отличить один подобный объект

от другого.

Данное

это определенный показатель, который

характеризует объект и принимает для

конкретного экземпляра этого объекта некоторое

значение.

Page 10: информатика (СУБД)

10

Структура данных

Пример неструктурированных данных:

«Табельный номер 1234 Иванов Иван Иванович, дата рождения 10 мая 1967 года. Номер по табелю Петрова Сергея Александровича №8191, д.р. 18.10.1972 г. Табель №3451 Сидорова Алексея Петровича, родившегося 5 июля 1964 года.»

Пример структурированных данных:

Структурирование информации

это введение каких-либо соглашений о способах представления данных

(установка формата, т.е. определенного типа, длины значений данных).

Page 11: информатика (СУБД)

11

5.2.

Традиционный подход

к организации данных.

Файлы и файловые

системы

Page 12: информатика (СУБД)

12

Файл

это именованная область внешней памяти, в которую

можно записывать и из которой можно считывать

данные.

С точки зрения пользователя файл содержит линейную

последовательность записей

Стандартные операции:

• создать файл (требуемого типа и размера);

• открыть ранее созданный файл;

• прочитать из файла некоторую запись (текущую,

следующую, предыдущую, первую, последнюю);

• записать в файл на место текущей записи новую,

добавить новую запись в конец файла.

Page 13: информатика (СУБД)

13

Типы файловФайл последовательного доступа

Представляет собой последовательность записей данных в виде строк произвольной длины, разделенных запятыми или специальными символами, обозначающими переход на новую строку.

Особенности:– отсутствие возможности упорядочить хранимые записи; – размещение и извлечение записей в такой файл производится построчно в определенной последовательности.

Файл произвольного доступа Состоит из записей фиксированной длины, которая указывается при его создании.

Особенности:– все записи в упорядочены, каждая имеет свой номер;– возможность быстрого перемещения на любую запись, минуя предыдущие.

Page 14: информатика (СУБД)

14

Пример традиционного подхода к организации данных

МАСТЕР ПЕЧИ

ПОЛЬЗОВАТЕЛИ ПРИЛОЖЕНИЯ ФАЙЛЫ ДАННЫХ

Гранулометрический состав железорудных материалов

Рудная нагрузка

Химический состав чугуна

Свойства шлака

Гранулометрический состав железорудных материалов

Режим загрузки

Гранулометрический состав железорудных материалов

Величина подачи

Режим загрузки

Режимные и конструктивные параметры всех печей цеха

Управление газодинамическим режимом

Управление тепловым режимом

Выбор системы загрузки

Page 15: информатика (СУБД)

15

Пример традиционного подхода к организации данных

ПОЛЬЗОВАТЕЛИ ПРИЛОЖЕНИЯ ФАЙЛЫ ДАННЫХ

ОТДЕЛСНАБЖЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИ-ЧЕСКАЯГРУППА

Учет материалов

Учет топливно-энергетических ресурсов

Расход шихтовых материалов

Состав шихтовых материалов

Расход топливно-энергетических ресурсов

Состав топливно-энергетических ресурсов

Расчет шихтовых материалов

Оптимальное распределение комбинированного дутья между печами цеха

Режимные и конструктивные параметры всех печей цеха

Расход топливно-энергетических ресурсов по всех печам цеха

Дутьевые параметры

Расход шихтовых материалов

Состав шихтовых материалов

Page 16: информатика (СУБД)

16

Недостатки традиционного подхода

1. Избыточность данных

2. Проблемы непротиворечивости данных

3. Ограниченная доступность данных

4. Сложности в организации и управлении

5. Недостаточность средств защиты хранимых данных

6. Низкопроизводительная работа в многопользовательской среде

7. Отсутствие процедур восстановления данных после возникновения

отказов;

8. Отсутствие средств манипулирования данными;

9. Высокая стоимость программирования и сопровождения;

10.Негибкость к изменениям и др.

Page 17: информатика (СУБД)

17

5.3.

Организация данных

с использованием

баз данных (БД)

Page 18: информатика (СУБД)

18

Данные

это любая информация об объектах окружающего мира,

представленная в формализованном виде, пригодном для ее

передачи, хранения и обработки при помощи некоторого процесса с

использованием средств вычислительной техники.

База данных (БД)

это именованная совокупность данных, организованных по

определенным правилам, предусматривающим общие принципы

описания, хранения и манипулирования данными, не зависимая от

прикладных программ.

Предметная область

это часть реального мира, подлежащего изучению для организации

управления и, в конечном счете, автоматизации.

Page 19: информатика (СУБД)

19

Система управления базами данных (СУБД)

это совокупность языковых и программных средств,

предназначенных для создания, ведения и совместного

использования БД многими пользователями.

Банк данных (БнД)

это система специальным образом организованных данных – баз

данных, программных, технических, языковых, организационно-

методических средств, предназначенных для обеспечения

централизованного накопления и коллективного многоцелевого

использования данных.

Page 20: информатика (СУБД)

20

Пример организации баз данных

Выбор системы загрузки

ПОЛЬЗОВАТЕЛИ ПРИЛОЖЕНИЯ ДАННЫЕ

Управление тепловым режимом

Управление газодинамическим режимом

Учет материалов

Учет топливно-энергетических ресурсов

Расчет шихтовых материалов

Оптимальное распределение комбинированного дутья между печами цеха

Базаданных

СУБД

АБД

МАСТЕР ПЕЧИ

ОТДЕЛСНАБЖЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯГРУППА

Page 21: информатика (СУБД)

21

5.4.

Архитектура

базы данных

Page 22: информатика (СУБД)

22

Архитектура базы данных, предложенная ANSI (American National Standards Institute)

Внешняя модель

данных 1

Внешняя модель

данных 2

Внешняя модель

данных N……

Внешний уровень

(индивидуальные представления пользователей)

Концептуальный уровень(обобщенное представление пользователей)

База данных

Внутренний уровень

(представление во внешней памяти)

Page 23: информатика (СУБД)

23

5.5.

Компоненты

системы баз данных

Page 24: информатика (СУБД)

24

Компоненты системы баз данных

База данных

Система управления базой данных (СУБД)

. . .

Конечные пользователи

Прикладные программы

. . .

. . .

Файлы данных

Page 25: информатика (СУБД)

25

Фрагмент организации данныхв базе данных

Номер печи

ДОМЕННАЯ ПЕЧЬ

Высота Диаметр колошника …..ШИХТОПОДАЧА

Номер подачи

Тип материала

…..

Файлы

Записи данных

Page 26: информатика (СУБД)

26

Языковые средства СУБД

• DDL – Data Definition Language,

Язык Определения Данных, ЯОД

• DML – Data Management Language,

Язык Манипулирования Данными, ЯМД

• Язык запросов (SQL, Structured Query

Language)

Page 27: информатика (СУБД)

27

Категории пользователей

• Конечные пользователи

• Прикладные программисты

• Администраторы данных (АД),

администраторы базы данных (АБД),

Page 28: информатика (СУБД)

28

5.6.

Преимущества

и недостатки

современного подхода

к организации данных

Page 29: информатика (СУБД)

29

1. Сокращение избыточности данных

2. Устранение противоречивости данных

3. Общий доступ к данным

4. Соблюдение стандартов

5. Введение ограничений для обеспечения безопасности

6. Обеспечение целостности данных

Преимущества

Page 30: информатика (СУБД)

30

1. Потеря пользователями права

единоличного владения данными

2. Повышение вероятности нарушений защиты

данных

3. Повышенная угроза секретности хранимой

информации

Недостатки

Page 31: информатика (СУБД)

31

• Эффективное выполнение различных функций предметной области

• Минимизация и контроль избыточности хранимых данных

• Предоставление для принятия решений непротиворечивой (согласованной) информации

• Обеспечение возможности одновременного доступа к базе данных нескольких уполномоченных пользователей

• Обеспечение управления безопасностью

• Простая физическая реорганизация, т.е. изменение структуры данных в базе данных

• Возможность централизованного управления базой данных

Требования к современной СУБД

Page 32: информатика (СУБД)

32

5.7.

Классификация

систем баз данных

Page 33: информатика (СУБД)

33

По характеру использования

Однопользовательские системы – это системы, в которых в одно и то же время к базе данных может получить доступ не более одного пользователя, так называемые базы данных с локальным доступом

Многопользовательские системы– это системы, в которых к базе данных могут получить доступ одновременно несколько пользователей, так называемые базы данных с удаленным (сетевым) доступом

Page 34: информатика (СУБД)

34

По технологии обработки данных

Централизованные системы– база данных физически хранится в памяти одного компьютера.

Распределенная система баз данных– состоит из нескольких, возможно, пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей БД, хранимых в различных компьютерах-серверах, которые в общем случае могут быть удалены географически друг от друга на значительные расстояния, т.е. территориально распределены

Page 35: информатика (СУБД)

35

Архитектуры построения централизованных систем

Схема обработки информации в БД по принципу файл/сервер (а) и клиент/сервер (б)

обработка данных

Клиент/сервер

Рабочие станции (клиенты)

б

Транспортировка извлеченных данных или результатов первичной

их обработки из БД

Файл/сервер

Рабочие станции

хранение данных

Передача файлов из БД для обработки

а

Page 36: информатика (СУБД)

36

Фрагмент архитектуры построения распределенных систем

Полная распределенная система обработки БД

Клиент

Сервер

Клиент

Сервер

Клиент

Сервер

Клиент

Сервер

Корпоративная сеть

Page 37: информатика (СУБД)

37

5.8.

Архитектура

клиент/сервер

Page 38: информатика (СУБД)

38

Компоненты приложений клиент/сервер

Уровни компьютерного приложения

Page 39: информатика (СУБД)

39

Выполнение основной работы на сервере

Page 40: информатика (СУБД)

40

Выполнение основной работы на клиенте

Page 41: информатика (СУБД)

41

Сбалансированная нагрузка клиентаи сервера

Page 42: информатика (СУБД)

42

Преимущества системы клиент/сервер 1. Рабочая загрузка естественным образом

распределена на множестве компьютеров

2. Пользователи могут легко совместно пользоваться

данными

3. Чувствительные к повреждениям данные можно

надежно защитить в централизованном порядке

4. Использование нескольких малых компьютеров,

предназначенных для решения отдельных задач,

улучшает показатель "стоимость / эффективность"

по сравнению с применением одного мощного

компьютера.

Page 43: информатика (СУБД)

43

Недостатки системы клиент/сервер

1. Проектировщик должен определить, какие задачи следует

выполнять клиенту, а какие – серверу

2. Проектировщик должен выбрать для решения каждого типа

задач подходящее аппаратное обеспечение

3. Переходы к новым версиям программного обеспечения

клиента должны контролироваться очень строго

4. Изменения конструкции базы данных сервера могут повлиять

на всех клиентов

5. Сетевая топология часто очень сложна

6. Контроль производительности и необходимые регулировки

могут оказаться немного сложнее, чем при централизованной

архитектуре

Page 44: информатика (СУБД)

44

5.9.

Общие понятия

реляционного подхода

к организации данных

Page 45: информатика (СУБД)

45

Принципы реляционной системы

• Данные воспринимаются

пользователем как таблицы

• В распоряжении пользователя

имеются операторы манипулирования

данными, которые генерируют новые

таблицы из старых