Банк данных и его компоненты

Существует множество определений банка данных.

Например, в «Толковом словаре по вычислительным системам» [ 13 ] дается следующее определение:

Банк данных – это система, предоставляющая услуги по хранению и поиску данных определенной группе пользователей и по определенной тематике (например, биологические виды, статистика торговли, цены на товары).

Определение банка данных, опубликованное в отраслевых руководящих материалах по созданию банков данных Государственного комитета по науке и технике (ГКНТ) [ 13 ]:

Банк данных – это система специальным образом организованных данных (баз данных), программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.

Приводимые определения в какой-то мере дополняют друг друга, так как характеризуют понятие банка данных под разными углами зрения.

Основными функциями банка данных (БнД) являются:

1. Хранение информации, ее защита и восстановление после сбоев в работе.

2. Периодическое изменение хранимых данных.

3. Поиск и отбор необходимых данных по запросам пользователей и прикладных программ.

4. Обработка найденных данных и вывод результатов в заданной форме.

Основными особенностями банков данных являются многократное использование одной и той же информации для решения различных задач, независимость данных от прикладных программ.

Структуру банка данных можно представить в виде рис. 1:

Рис. 1. Схема банка данных

Следовательно, банк данных состоит из следующих компонентов:

1. Базы данных – именованной совокупности данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными.

2. Системы управления базами данных (СУБД) – комплекса программных и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и использования баз данных.

3. Словаря (справочника) базы данных – информации о базе данных, используемой СУБД для доступа к хранимой в ней информации.

База данных обычно содержит информацию о некоторой конкретной части окружающего нас мира (обычно ее называют предметной областью). Физически база данных представляет собой один или несколько специальным образом организованных файлов, хранящихся во внешней памяти (например, на магнитных или оптических дисках). По возможности при создании и обновлении базы данных следует исключать дублирование хранящейся в ней информации.

Пользователи не работают с базой данных непосредственно. Процесс взаимодействия между ними реализуется через систему управления базами данных (см. рис. 1). При этом возможны два варианта организации этого процесса: пользователь работает с СУБД в интерактивном режиме, используя систему меню; взаимодействие осуществляется с помощью прикладных программ, называемых приложениями. С одной базой данных могут работать (часто параллельно) и большое количество пользователей, и множество различных приложений. При этом СУБД должна поддерживать независимость работы пользователей и приложений, обеспечивая корректность изменений, вносимых ими в базу данных.

СУБД должна также обеспечивать безопасность и согласованность информации в базе данных. Пользователям предоставляется возможность защиты их данных от несанкционированного доступа. При аппаратных или программных сбоях СУБД должна самостоятельно восстанавливать исходное согласованное состояние базы данных.

СУБД полностью отстраняет пользователей от проблем организации хранения данных на физическом уровне.

Система управления базами данных включает:

· ядро СУБД, обеспечивающее организацию ввода, обработки и хранения данных;

· компоненты, обеспечивающие настройку системы;

· средства тестирования;

· сервисные программы, обеспечивающие восстановление базы данных, ее защиту и т. д.;

· трансляторы для используемых языковых средств.

В качестве примеров СУБД можно привести MS Access, Paradox, FoxPro, Clarion, Clipper, MS SQL Server, Oracle, Informix и т. д.

При обращении к базе данных СУБД использует информацию, хранящуюся в ее словаре:

· логическую схему БД, описания структур хранения данных;

· сведения о допустимых значениях и форматах представления данных;

· сведения о полномочиях пользователей при работе с данными;

· характеристики физического размещения данных.

Словарь базы данных может храниться в отдельном файле или непосредственно в файле базы данных (MS Access).

Пользователей банков данных можно разделить на три большие группы.

1. Конечные пользователи. Это наиболее многочисленная группа пользователей, для обслуживания профессиональных задач которых создается конкретная база данных (менеджеры, торговые работники, финансисты и т. д.). Важно, чтобы СУБД предоставляла этой категории пользователей достаточно удобные, простые и эффективные средства работы с базой данных, не требующие от пользователей образования в области информационных технологий или длительного этапа специальных подготовки и обучения.

2. Прикладные программисты. В обязанности этой группы пользователей входит написание, отладка и внедрение прикладных программ (приложений), использующих информацию из базы данных. В основном для этого используются универсальные языки программирования: С++, Pasсal, Delphi и др.

3. Администраторы банка данных (АБД). Пользователи этой группы реализуют сложные задачи проектирования, создания, организации и поддержки работы банков данных. Администратор банка данных должен быть профессиональным специалистом в области информационных технологий и обеспечивать выполнение следующих функций [ 2, 4 ]:

· анализа предметной области, для которой создается банк данных;

· проектирования логической структуры БД;

· определения правил поддержания данных в согласованном состоянии;

· первоначальной загрузки и ведения БД;

· защиты данных;

· восстановления БД после сбоев;

· анализа функционирования БД с возможной ее модернизацией для увеличения производительности системы;

· взаимодействия с конечными пользователями;

· подготовки и поддержания системных средств.

При работе с настольной СУБД (например MS Access) функции конечного пользователя, прикладного программиста и администратора банка данных может осуществлять один человек. Если создается банк данных, предназначенный для информационного обслуживания деятельности крупной организации или фирмы, может потребоваться объединение усилий большого количества высококвалифицированных специалистов: системных аналитиков, проектировщиков структур данных и технологических процессов обработки информации, системных и прикладных программистов, инженеров по обслуживанию технических средств [ 4 ].

1.2. Модели данных

Данные, хранящиеся в БД, должны быть организованы по определенным правилам.