Базы и банки данных, СУБД

Классификация БД по наиболее характерным признакам – характер использования, типы пользователей, способы хранения, стабильность - приведена на рисунке 1.8.

Рис. 1.8. Классификация баз данных

В настоящее время при проектировании БД используют два подхода:

1. стабильность данных, что обеспечивает наибольшую гибкость и адаптируемость к используе­мым приложениям. Применение такого подхода целесообразно в тех случаях, когда не предъявляются жесткие требования к эффек­тивности функционирования (объему памяти и продолжительности поиска), существует большое число разнообразных задач с изме­няемыми и непредсказуемыми запросами.

2. стабильности процедур запросов к БД и является предпочтительным при жестких требованиях к эф­фективности функционирования, особенно это касается быстро­действия.

Другим важным аспектом проектирования БД является проблема интеграции и распределения данных. Господствовавшая до недавнего времени концепция интеграции данных при резком увеличении их объема, оказалась несостоятельной. Этот факт, а также увеличение объемов памяти внешних запоминающих устройств, при их удешевлении, широкое внедрение сетей передачи данных способствовало вне­дрению распределенных БД. Распределение данных по месту их ис­пользования может осуществляться различными способами:

1.Копируемые данные. Одинаковые копии данных хранятся в
различных местах использования, так как это дешевле передачи
данных. Модификация данных контролируется централизованно;

2.Подмножество данных. Группы данных, совместимые с исход­
ной базой данных, хранятся отдельно для местной обработки;

3.Реорганизованные данные. Данные в системе интегрируются
при передаче на более высокий уровень;

4.Секционированные данные. На различных объектах использу­ются одинаковые структуры, но хранятся разные данные;

5.Данные с отдельной подсхемой. На различных объектах используются различные структуры данных, объединяемые в интегрированную систему;

6. Несовместимые данные. Независимые базы данных, спроектированные без координации, требующие объединения.

Важное влияние на процесс создания БД оказывает внутреннее содержание информации. Существует два направления:

• прикладные БД, ориентированные на конкретные приложе­ния, например, может быть создана БД для учета и контроля поступления материалов;

• предметные БД, ориентированные на конкретный класс данных, например, предметная БД «Материалы», которая может быть использована для различных приложений.

Конкретная реализация системы баз данных с одной стороны определяется спецификой данных предметной области, отражен­ной в концептуальной модели, а с другой стороны типом конкрет­ной СУБД (МБД),устанавливающей логическую и физическую ор­ганизацию.

Для работы с БД используется специальный обобщенный инст­рументарий в виде СУБД (МБД), предназначенный для управления БДи обеспечения интерфейса пользователя.

Основные стандарты СУБД:

• независимость данных на концептуальном, логическом, фи­зическом уровнях;

• универсальность (по отношению к концептуальному и логическому уровням, типу ЭВМ);

• совместимость, не избыточность;

• безопасность и целостность данных;

• актуальность и управляемость.

Существуют два основных направления реализации СУБД:

• про­граммная реализация;

• аппаратная реализация.

Программная реализация (в дальнейшем СУБД) представляет собой набор программных модулей, работает под управлением конкретной операционной системой (ОС) и выполняет следующие функции:

• описание данных на концептуальном и логическом уровнях;

• загрузку данных;

• хранение данных;

• поиск и ответ на запрос (транзакцию);

• внесение изменений;

• обеспечение безопасности и целостности.
Обеспечивает пользователя следующими языковыми средствами:

• языком описания данных (ЯОД);

• языком манипулирования данными (ЯМД);

• прикладным (встроенным) языком данных (ПЯД, ВЯД).

Аппаратная реализация предусматривает использование так называемых машин баз данных (МБД).Их появление вызвано возросшими объемами информации и требованиями к скорости доступа. Слово «машина» в термине МБД означает вспомогательный периферийный процессор.

Термин «компьютер БД» — автономный процессор баз данных или процессор, поддерживающий СУБД.

Основные направленияМБД:

• параллельная обработка;

• распределенная логика;

• ассоциативные ЗУ;

• конвейерные ЗУ;

• фильтры данных и др.

На рисунке 1.9 представлена совокупность процедур проектирования БД, которые можно объединить в четыре этапа. На этапе формулирования и анализа требованийустанавливаются цели организации, определяются требования к БД. Эти требования документиру­ется в форме, доступной конечному пользователю и проектировщику БД. Обычно при этом используется методика интервьюирования персонала различных уровней управления.

Этап концептуального проектированиязаключается в описании и синтезе информационных требований пользователей в первоначальный проект БД. Результатом этого этапа является высокоуровневое представление информационных требований пользователей на основе различных подходов.

В процессе логического проектированиявысокоуровневое представ­ление данных преобразуется в структуре используемой СУБД. Полу­ченная логическая структура БД может быть оценена количественно с помощью различных характеристик (число обращений к логическим записям, объем данных в каждом приложении, общий объем данных и т.д.).

Рис. 1.9. Совокупность процедур проектирования БД

На основе этих оценок логическая структура может быть усо­вершенствована с целью достижения большей эффективности.

На этапе физического проектированиярешаются вопросы, свя­занные с производительностью системы, определяются структуры хранения данных и методы доступа.

Весь процесс проектирования БД является итеративным, при этом каждый этап рассматривается как совокупность итеративных процедур, в результате выполнения которых получают соответст­вующую модель.