Концепція баз данних — закономірий результат розвитку автоматизованих інформаціцйних систем

Коломийський коледж права і бізнесу РЕФЕРАТ з інформатики на тему:

«КОНЦЕПЦІЯ БАЗ ДАНИХ — ЗАКОНОМІРНИЙ РЕЗУЛЬТАТ РОЗВИТКУ АВТОМАТИЗОВАНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ».

Виконала: студентка гр. Е-11.

Семенюк Марія.

Коломия 2001.

План.

Етапи розвитку автоматизованих інформаційних систем.

Суть концепції баз даних.

Основні вимоги до БД та СУБД.

Переваги застосування базових даних у порівнянні з файловою системою.

Недоліки використання БД та СУБД порівняно з файловою системою.

КОНЦЕПЦІЯ БАЗ ДАНИХ — ЗАКОНОМІРНИЙ РЕЗУЛЬТАТ РОЗВИТКУ АВТОМАТИЗОВАНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ Широке використання ЕОМ призвело до автоматизації обробки і використання величезної кількості інформації у різних галузях діяльності людини. Ще в початковий період розвитку автоматизованих інформаційних систем (АІС) на основі ЕОМ першого і другого поколінь (кінець 50-х—початок 60-х років) різні організації почали накопичувати і зберігати дані про цікаві для них предметні області. Дані або були «зашиті» безпосередньо в програми, або програми мали змогу вибирати ці дані тільки з жорстко фіксованих (визначених усередині програми) пристроїв (носіїв інформації).

Другий етап розвитку АІС (60-ті—початок 70-х років) фахівці пов «язують із винаходом так званих файлових систем, що забезпечують незалежність розміщення наборів даних, у яких міститься інформація, від конкретних фізичних носіїв (так звана фізична незалежність даних і програм). Однак, кожна така програма була розрахована на роботу тільки з файлами визначеного формату, тобто зберігалася залежність програм від структури даних у файлах (логічна взаємозалежність програм і даних).

Сформований у той період підхід до побудови АІС полягав у автоматизації окремих процесів з предметної області або, як кажуть, у створенні кількох слабко взаємозалежних локальних програмних додатків. У міру виникнення нових потреб у збереженні й обробці даних створювалися все нові й нові програмні додатки з необхідними для них файлами. Часто нові прикладні програми створювалися з обліком уже існуючих файлів.

Користувачі АІС поступово усвідомлювали необхідність централізації управління даними і програмними додатками. Розуміння цієї необхідності приходило різними шляхами.

По-перше, користувачі АІС швидко виявили, що необхідну для ухвалення та прийняття рішення інформацію не дуже легко отримати. Щоб виконати запит на інформацію, необхідно було написати програму, здатну обробити кілька файлів інших програм, здійснюючи перетворення форматів, сортування та вибірку інформації. Відразу виникала проблема інтеграції різномовних програм, тому що файли програм, написаних однією мовою програмування (наприклад, РL/1 або FORTRAN), не могли безпосередньо використовуватися програмами, що були написані іншими мовами програмування. У таких умовах швидко отримати відповідь на заздалегідь непередбачений запит було практично неможливо. Дуже часто користувачі навіть були змушені відмовитися від запиту тому, що за час, протягом якого могла бути отримана відповідь, вона ставала непотрібною або тому, що цінність інформації не відповідала витратам на її отримання.

По-друге, використання АІС стримувалося отриманням найчастіше суперечливих відповідей на запити. Суперечливість виникала через надмірність даних, що призводила до того, що різні версії одного елемента даних у різних файлах могли знаходитися на різних стадіях оновлення. Складно було підтримувати несуперечливість, узгодженість і цілісність даних. Обчислювальні ресурси, такі, як пам «ять і машинний час, витрачалися нераціонально.

По-третє, під час зміни структури записів деякого файла в інтересах удосконалення одного програмного додатка, необхідно було вносити зміни у всі інші прикладні програми, що працюють із цим файлом. Таким чином, проявлялася логічна залежність програм від даних. Приклад такої ситуації показаний на рис. 1. Додавання елемента даних «Р «до записів файла з номером 2, необхідного для роботи прикладної програми ПП3, породжувала необхідність доопрацювання у двох інших програмах—ПП1 та ПП2. Відомо, що модернізація вже використовуваних програм— справа складна і тонка, а іноді й неможлива через відсутність текстів програм і/або авторів їх розробки. В останньому випадку доводилося або розробляти нову, аналогічну за функціями програму, або взагалі відмовлятися від внесення змін у дані. Ці обставини суттєво стримували розробку нових програмних додатків і спричинили величезні витрати коштів на супровід і розвиток АІС.

Усвідомлення значимості, даних, необхідності централізованого управління ними і прагнення розв «язатити наведені вище проблеми розвитку АІС призвели до виникнення нової концепції спільного використання даних—концепції баз даних.

Таким чином, основною причиною закономірного виникнення концепції баз даних є прагнення підвищити гнучкість автоматизованих інформаційних систем, тобто зробити їх менш залежними від змін вимог до АІС з обробки інформації і більш придатними для розвитку і подальшої модифікації.

Насамперед проголосимо основні ідеї, що лежать в основі концепції бази даних:

1. Ізолювати будь-яку прикладну програму від впливу змін в інших програмах через спільні дані шляхом розмежування логічних записів, що використовуються прикладними програмами, від записів, що реально (фізично) запам «ятовуються на магнітних носіях.

2. Усунути надмірне дублювання даних.

3. Централізувати управління даними.

Отже, суть концепції баз даних полягає в інтегрованому збереженні й диференційованому використанні прикладними програмами всієї інформації про об «єкти предметної області, що представляють певний інтерес для організації. За таких умов, з одного боку, формати представлення даних описуються на логічному (зрозумілому) для кожної програми рівні, але, з іншого боку, усі інші дані, що зберігаються у базі даних і не мають ніякого відношення до певної прикладної програми, є для неї «прозорими ». Це означає, що їхню присутність програма не відчуває.

Тобто всі дані розміщуються в єдиному сховищі. Користувачі АІС мають можливість звертатися до будь-яких даних, що їх цікавлять. Ті самі дані можуть бути в різних комбінаціях і по-різному представлені відповідно до потреб користувачів (прикладних програм). Це забезпечується за рахунок занурення бази даних у спеціальне програмне середовище, що виконує функції доступу і перетворення структур даних (рис. 2), і називається системою управління базами даних (СУБД).

На жаль, у більшості означень поняття бази даних, що наводяться в літературі, не вказуються всі її суттєві ознаки. Також базу даних часто просто ототожнюють із будь-якою сукупністю файлів, що містять деякий набір відомостей про предметну область, яка має певний інтерес для організації. Зі сказаного зрозуміло, що сукупність файлів не обов «язково автоматично утворює базу даних. Щоб це відбувалося, файли повинні бути:

1. Взаємопов «язаними (так, що має бути забезпечена повна й узгоджена інформація про предметну область).

2. Інтегрованими (за умови мінімальної надмірності, необхідної для забезпечення взаємопо-в «язаності файлів).

3. Незалежними (логічно та фізично від програм, у яких вони використовуються, і від процесів, у яких вони підтримуються).

4. Мати єдину централізовану програму управління, що забезпечує логічну незалежність програм від даних, що знаходяться у файлах.

Наведемо означення основних понять, які пов «язані з розглянутою концепцією.

Базою даних (БД)—називається поіменована сукупність даних, з тією мінімальною надмірністю, що необхідна для взаємопов «язаності даних, яка адекватно відображає стан об «єктів та їхні відношення у розглядуваній предметній області.

Більш повне і точне означення бази даних було наведено в [ 1 ]:

" Базу даних можна визначити як сукупність взаємопов «язаних даних за наявності такої мінімальної надмірності, що допускає їхнє використання оптимальним способом для одного або кількох додатків; дані запам «ятовуються таким чином, щоб вони були незалежними від програм, що використовують ці дані, а також для пошуку даних у базі даних застосовується єдиний керований спосіб. Дані структуруються таким чином, щоб була забезпечена можливість подальшого нарощування додатків » .

Системою управління базами даних (СУБД) — називається сукупність мовних і програмних засобів, призначених для створення, управління і сумісного використання БД багатьма користувачами (програмами).

Банк даних (БнД) — система програмних, лінгвістичних, інформаційних, організаційних і технічних засобів, призначених для централізованого накопичення і колективного використання даних. Поняття банка даних аналогічне поняттю АІС, побудованої на основі єдиної БД.

Бази даних є новим кроком у розвитку засобів обробки даних, що сприяв подальшому розширенню галузей застосування ЕОМ і сприяв кращому використанню даних у сфері управління й прийняття рішень.

Основними вимогами до баз даних та систем управління ними є:

1. Можливість представлення адекватних реальній предметній області структур даних (побудова адекватної інформаційної моделі предметної області).

2. Простота та малі витрати ресурсів на розвиток системи (швидка і дешева модифікація старих та розробка нових програмних додатків у рамках автоматизованої інформаційної системи).

3. Простота та оперативність доступу до даних, можливість пошуку інформації різними методами.

4. Можливість одночасного ефективного обслуговування великої кількості користувачів.

5. Можливість використання у розподілених обчислювальних мережах ЕОМ.

6. Забезпечення режиму розмежованого доступу до даних і програм та виключення можливості їхнього несанкціонованого застосування.

7. Забезпечення представлення даних користувачам (людям або програмам) у вигляді, зручному для їхнього подальшого застосування.

8. Забезпечення необхідної продуктивності розв «язування задач при обмежених витратах ресурсів ЕОМ.

9. Забезпечення захисту інформації у БД від збоїв і відмов у роботі технічних засобів та помилок користувачів.

Основними перевагами застосування БД та СУБД під час реалізації на їхній основі АІС є:

1. Скорочення зайвої надмірності даних, що зберігаються. Дані, що використовуються кількома програмами, інтегруються і зберігаються в одному місці. Надмірність даних є, вона мінімальна та необхідна тільки для забезпечення взаємозв «язку різних даних певної предметної області.

2. Усувається суперечливість даних. Вона може виникати, якщо ті самі дані, що використовуються різними програмами подаються декілька разів, і якщо у разі необхідності їхньої зміни не всі копії відновлені. Зрозуміло, що за відсутності надмірності суперечливість неможлива принципово.

3. Дані, що зберігаються, використовуються спільно. Це надає можливість розробляти нові програмні додатки над вже існуючою базою даних із мінімальними затратами.

4. Забезпечується більш простий, швидкий і дешевий розвиток автоматизованих систем за рахунок забезпечення логічної взаємної незалежності програм і даних у БД.

5. Спрощується підтримка цілісності (адекватності та узгодженості) даних.

6. Забезпечується можливість швидкого на дання даних на нестандартні (заздалегідь непередбачені) запити користувачів без додаткової розробки прикладних програм.

7. Створюється можливість комплексної оптимізації параметрів АІС. Це можливе завдяки централізованому управлінню базою даних, за якого можна так структурувати і розміщувати дані, щоб для найважливіших (пріоритетних) програм них додатків забезпечити найшвидший доступ.

8. У разі централізованого управління базою даних спрощується стандартизація та уніфікація представлення даних у АІС.

Основними недоліками, з якими можуть зустрітися користувачі та розробники програмного забезпечення під час застосування БД та СУБД, є:

1. Додаткові витрати ресурсів (оперативної та зовнішньої пам «яті, загальної продуктивності ЕОМ) під час розміщення і роботи СУБД.

2. Додаткові витрати на встановлення і підтримку СУБД у робочому стані.

3. Необхідність кваліфікованого персоналу) для централізованого управління базою даних (адміністрації бази даних).

4. Додаткові накладні витрати (плата за гнучкість). Швидкодія прикладної програми, що взаємодіє з БД, нижча ніж для однієї окремо взятої аналогічної програми, що працює зі своїми файлами (однак це невірно для великого числа взаємопов «язаних за даними програмних додатків).

Висновок. Таким чином, використання БД та СУБД щодо створення великих потужних АІС, що включають велику кількість взаємопов «язаних програмних додатків, безперечно дає суттєві переваги порівняно з варіантами створення таких самих АІС на основі файлових систем.

Однак, для окремих програмних додатків (невеликої кількості непов «язаних або слабко пов «язаних програм), або програм, що виконують специфічні прикладні функції та мало пов «язані з обробкою великих обсягів даних, використання потужних СУБД може виявитися малоефективним тому, що вимагає додаткових затрат часу і коштів. Вибір доцільних варіантів реалізації системи обробки даних повинен здійснюватися на основі комплексного системного підходу під час їхнього проектування.

Література.

1. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах.—М.:Мир, 1980.

2. Тиори Т., Фрай Дж. Проектирование структур баз данных: В 2-х кн.—М.:Мир, 1985.

3. Четвериков В. Н. и др. Базы и банки данных.— М.: Высшая школа, 1987.

4. Змитрович А. И. Базы данных.—Минск.: Университетское, 1981. I.