CPU automatizované řídicí systémy a průmyslová bezpečnost. Základní pojmy databázových systémů

Lekce " Základní pojmy databáze "

Každý z nás, počínaje raným dětstvím, se opakovaně setkal s „databázemi“. Jsou to všelijaké adresáře (například telefonní), encyklopedie atd. Notebook je také „databáze“, kterou má každý z nás.

Databáze jsou informační modely obsahující data o objektech a jejich vlastnostech. Databáze ukládají informace o skupinách objektů se stejnou sadou vlastností.

Například databáze Notebook uchovává informace o lidech, z nichž každý má příjmení, jméno, telefonní číslo a tak dále. V katalogu knihovny jsou uloženy informace o knihách, z nichž každá má název, autora, rok vydání a podobně.

Informace v databázích jsou uloženy v uspořádané podobě. Ano, v notebook všechny záznamy jsou seřazeny abecedně a v katalogu knihovny - buď abecedně - abecedním katalogu), nebo podle oblasti znalostí (předmětový katalog).

Existuje několik různých struktur informačních modelů a podle toho různé typy databáze: tabulkové, síťové, hierarchické (viz modely).

Hierarchické databáze

Hierarchické databáze lze graficky znázornit jako obrácený strom skládající se z objektů různých úrovní. Nejvyšší úroveň (kořen stromu ) zabírá jeden objekt, druhý - objekty druhé úrovně a tak dále.

Mezi objekty existují vazby, každý objekt může obsahovat několik objektů více než nízká úroveň. Takové předměty spolu souvisí předek (objekt nejblíže kořenu). potomek (objekt nižší úrovně), zatímco objekt předka nemusí mít žádné potomky nebo jich mít několik, zatímco podřízený objekt má nutně pouze jednoho předka. Objekty, které mají společného předka, se nazývají dvojčata .

Například: hierarchická databáze je Adresář složek Okna,se kterým můžete pracovat spuštěním Průzkumníka. Nejvyšší úrovní je složka Plocha počítače. Složky jsou na druhé úrovni. Můj počítač, moje dokumenty, síť A Košík, které jsou potomky složky Plocha počítače, a jsou mezi sebou dvojčata. Na druhé straně složka Můj počítač je předchůdcem složek třetí úrovně - diskových složek (Disk 3.5(A:), (C:), ( D:), (E:), (F:))a systémové složky (Tiskárny, Ovládací panely atd.)

Síťové databáze

Síťová databáze je zobecněním hierarchické databáze povolením objektů, které mají více než jednoho rodiče. Obecně o spojení mezi objekty v síťové modely nejsou uložena žádná omezení.

Síťová databáze je ve skutečnosti světová válka mu n aglobální počítačová síť Internet. Hypertextové odkazy spojují stovky milionů dokumentů do jediné distribuované síťové databáze.

Tabulkové databáze

Tabulková databáze obsahuje seznam objektů stejného typu, tj. objektů, které mají stejnou sadu vlastností. Je vhodné reprezentovat takovou databázi jako dvourozměrnou tabulku: v každém řádku jsou postupně umístěny hodnoty vlastností jednoho z objektů; každá hodnota vlastnosti je ve svém vlastním sloupci v čele s názvem vlastnosti.

Představte si například databázi: Telefonní seznam

Sloupce takové tabulky se nazývají pole; každé pole je charakterizováno svým názvem (názvem odpovídající vlastnosti) a datovým typem reprezentujícím hodnoty této vlastnosti.

Řádky tabulky jsou záznamy o objektu; tyto záznamy jsou rozděleny do polí podle sloupců tabulky, takže každý záznam je sada hodnot obsažených v polích.

Každá tabulka musí obsahovat alespoň jedno klíčové pole, jehož obsah je jedinečný pro každý záznam v této tabulce. Pole klíče umožňuje jednoznačně identifikovat každý záznam v tabulce.

Pole se nejčastěji používá jako klíčový krtek, obsahující datový typ čelit . Někdy je to však pohodlnější použijte ostatní jako klíčové pole tabulky pole: kód produktu, inventární číslo atd.

Telefonní seznam

Je definován typ pole typ dat, která obsahuježije. Pole mohou obsahovat data následujících hlavních typy:

čelit - celá čísla, která se nastavují automatickylyžovat při zadávání rekordů. Tato čísla nelze změnit. uživatel;

text - texty obsahující až 255 znaků;

číselné- čísla;

čas schůzky - datum nebo čas;

měnový - čísla v peněžním formátu;

logický - hodnoty Skutečný(Ano nebo Lhát(Ne);

pole objektu OLE - obrázek nebo kresba

Každý typ pole má svou vlastní sadu vlastností. Nejvíce dovnitř důležité vlastnosti polí jsou:

velikost pole - definuje maximální délka textvogo nebo číselné pole;

formát pole - nastavuje formát dat;

Povinné pole - označuje, že pole musí být vyplněno

Systém pro správu databází Přístup (DBMS)

Účel a hlavní funkce

Rozvoj informačních technologií vedl k vytvoření počítačových databází. Tvorba a provoz databázeVyhledávání a je provedeno třídění dat speciální programy - systémy pro správu databází (DBMS).

Je tedy nutné rozlišovat mezi skutečnými databázemi (DB), které jsou uspořádanými soubory dat, a systémy správy databází – programy, které řídí ukládání a zpracování dat.

Systém správy databází je aplikace Přístup je součástí sady Microsoft Office.

Rozhraní programu Přístup

Objekty v Access DBMS:

· Stůl.V databázích jsou všechny informace uloženy ve dvourozměrných tabulkách. Tento základna databázový objekt, všechny ostatní objekty jsou vytvořeny na základě existujících tabulek (deriváty předměty).

· Žádosti.Dotazy jsou navrženy tak, aby vybíraly data na základě zadaných podmínek. Pomocí dotazu z databáze můžete vybrat informace, které splňují určité podmínky.

· Formuláře.Formuláře umožňují zobrazit data obsažená v tabulkách nebo dotazech čitelnějším způsobem. Pomocí formulářů můžete do tabulek přidávat nová data a také upravovat nebo mazat stávající. Formulář může obsahovat obrázky, grafy a další vložené objekty.

· Zprávy.Sestavy jsou navrženy tak, aby tiskly data obsažená v tabulkách a dotazech krásně navrženým způsobem.

· Makra.Makra se používají k automatizaci opakujících se úloh. Záznam makra se provádí stejným způsobem jako v jiných aplikacích, například v aplikaci slovo.

· Moduly.Moduly slouží také k automatizaci práce s databází. Moduly se také nazývají postupy zpracování událostí a jsou zapsány Jazyk VBA.

Jedním z nejoblíbenějších způsobů využití počítače je práce s informacemi. Informace je jakákoli informace o jakékoli události, entitě, procesu atd., která je předmětem některých operací: vnímání, přenosu, transformace, ukládání nebo použití. Počítač dokáže uložit velké množství informací, okamžitě je zpracovat a vydat v požadované podobě.

Zvažte společnost, která má velké množství dat uloženy po dlouhou dobu v počítači, například v letecké společnosti. Tyto údaje mohou obsahovat zejména informace o cestujících, letech, letadlech a personálu a představovat vztahy, které jsou typické pro konkrétní předmětnou oblast. Takovými vztahy jsou například prodej letenek (kterí cestující, které lety a místa se prodávají), sestavování posádky (kdo by měl být kapitán, druhý pilot atd., na kterém letu) a registrace údržby (kdy a kým letadlo je naposledy servisováno atd.). Dokážete si představit, kolik námahy a času by člověku dalo, aby v případě potřeby dokázal najít nějaké údaje (např. byl prodán a komu lístek takové a takové série, na takové a takové let)! A pokud jsou tato data uložena spolu s dalšími podobnými, v jednom velkém centru, které přijímá informace z letišť po celé zemi?

Pak by možná takový úkol vyžadoval roky tvrdé práce. Ale žijeme v době, kdy se člověk snaží najít způsoby, jak si usnadnit práci. A jeden z věrní pomocníci počítač se tím stal, což už není pro nikoho tajemstvím. Již jste uhodli, že dále budeme hovořit o tom, jak vyřešit výše popsané problémy. Jeden člověk skutečně našel skvělé východisko – vyvinul systém správy databází (DBMS). Tento systém je navržen tak, aby člověk mohl, aniž by se skutečně obtěžoval únavnou prací, pracovat s velkým množstvím dat, uspořádaných speciálním způsobem (o tom později). Ale kromě toho, že DBMS umožňuje uživateli vyhledávat určité informace, poskytuje možnost sestavovat zprávy o určitých údajích (například v případě letiště vypočítat platy a sestavit o nich výkazy pro různá letiště zaměstnanci: piloti, administrativa, stevardky, mechanici atd.), měnit stávající údaje (například při poruše letadla, opětovné vystavení letenky, propuštění osoby atd.), vyhledávat informace o několika podmínkách ( například piloti, jejichž pracovní zkušenosti jsou více než 7 let, věk není nižší než 30 let a vzdělání není nižší než vyšší) atd. Více podrobností o funkcích DBMS bude probráno níže, ale nyní uveďme definici.

Databáze(DB) je pojmenovaná kolekce dat, která odráží stav objektů a jejich vztahy v uvažovaném předmětová oblast.

V případě Aeroflotu jsou databází údaje o letech, pilotech, letenkách atd. O těchto datech jste již četli. Je třeba poznamenat, že data v databázi nejsou shromažďována o všem na světě, ale o těch, která se týkají určité oblasti lidské činnosti a jsou nějak vzájemně propojena. Pro účetní nemá smysl mít v databázi informace o tématu knih v městských knihovnách, prostě se s největší pravděpodobností nikdy nevyužijí. Kromě toho uživatel počítače, jak víte, ukládá velké množství informací a databáze je jedním z nich externí paměť. Nejen, že se informace nevyužijí, je potřeba je opatřit i určitým množstvím externí paměti, s čímž jsou spojeny určité materiálové náklady a žádný rozumný majitel peníze nevyhodí.

2.2 Úrovně prezentace databáze

Je zřejmé, že mezi počítači zabývajícími se bity a koncovými uživateli, kteří se zabývají abstrakcemi, jako jsou lety nebo posádka přidělená letadlům, existuje mnoho úrovní abstrakce. Úrovně abstrakce a vazby mezi nimi jsou znázorněny na Obr. 1.

Úvod

Databázové systémy jsou dnes základem pro budování většiny informačních systémů a používají se při automatizaci téměř všech oblastí lidské činnosti. Přístup do databáze je nezbytný například při práci s knihovním informačním systémem, který obsahuje informace o všech knihách dostupných v knihovně, jejích čtenářích, žádostech o rezervaci knih atd. Obvykle obsahuje nástroje, které čtenářům umožňují najít knihu, kterou potřebují, podle názvu, jmen autorů nebo zadaného tématu. Pomocí těchto systémů je organizováno účtování pohybu knih a dalších operací nezbytných v činnosti knihovny.

Vysoká škola může mít databáze s informacemi o studentech, fakultách, fakultách a katedrách a další údaje potřebné pro fungování tzv. integrovaných informačních a analytických systémů a jejich subsystémů (personální účetnictví, účetnictví, správa dokumentů, informační podpora vzdělávací aktivity a tak dále.).

Populační databáze obsahují informace o obyvatelích města, regionu apod. potřebné pro fungování daňových systémů, zdravotnictví, školství, sociální ochrana, atd.

1. Základní pojmy databází

Databáze- jedná se o automatizovaný systém představující soubor informací, softwaru, hardwaru a personálu, kteří zajišťují ukládání, shromažďování, aktualizaci, vyhledávání a vydávání dat. Hlavními součástmi databanky jsou databáze a software nazývaný systém správy databází (DBMS).

Databáze- jedná se o speciálně organizované úložiště informačních zdrojů ve formě integrované sady souborů, které poskytuje pohodlnou interakci mezi nimi a rychlý přístup k datům.

Databáze je dynamický objekt, který mění hodnoty, když se změní stav reflektované předmětové oblasti (externí podmínky ve vztahu k databázi). Předmět je chápán jako součást reálného světa (objektů, procesů), která musí být adekvátně, v plném rozsahu objem informací prezentované v databázi. Data v databázi jsou organizována do jediného koherentního systému, který poskytuje produktivnější práci uživatelům s velkým množstvím dat.

Systém pro správu databází(DBMS) je software, pomocí kterého mohou uživatelé definovat, vytvářet, udržovat a řídit přístup k databázi. DBMS spolupracuje s uživatelskými aplikačními programy a databází a má následující možnosti:

· Umožňuje definovat databázi, což se obvykle provádí pomocí jazyka pro definici dat (DDL - Data Definition Language). DDL poskytuje uživatelům prostředky k určení typu dat a jejich struktury a také prostředky k nastavení omezení na informace uložené v databázi.

· Umožňuje vkládání, aktualizaci, mazání a načítání informací z databáze, což se obvykle provádí pomocí jazyka pro správu dat (DML - Data Manipulation Language). Přítomnost centralizovaného úložiště všech dat a jejich popisů umožňuje používat jazyk DML jako obecný nástroj pro organizaci dotazů, kterému se někdy říká dotazovací jazyk.

· Poskytuje kontrolovaný přístup k databázi pomocí: bezpečnostního systému, který zabraňuje neoprávněnému přístupu uživatelů k databázi; systémy podpory integrity dat, které zajišťují konzistentní stav uložených dat; řídicí systém pro paralelní provoz aplikací, který řídí procesy jejich sdílení do databáze; systém obnovy, který umožňuje obnovit databázi do předchozího konzistentního stavu, rozbitého v důsledku selhání hardwaru nebo softwaru; adresář přístupný uživatelům obsahující popis informací uložených v databázi.

Kromě nejdůležitějších komponent databáze a DBMS obsahuje databanka řadu dalších komponent. Pojďme se na ně podívat.

Jazykové nástroje zahrnují programovací jazyky, jazyky požadavků a odpovědí, jazyky pro popis dat.

Metodické prostředky- jedná se o návody a doporučení pro vytvoření a provoz databanky, výběr DBMS.

technický základ Databanka je počítač, který svými technickými vlastnostmi splňuje určité požadavky.

Obslužný personál zahrnuje programátory, inženýry údržby počítačů, administrativní aparát, včetně správce databáze. Jejich úkolem je řídit provoz databanky, zajišťovat kompatibilitu a interakci všech komponent, dále řídit provoz databanky, kontrolovat kvalitu informací a uspokojovat informační potřeby. Minimálně všechny tyto funkce pro uživatele může zajistit jedna osoba nebo je může provádět organizace, která software dodává a provádí jeho podporu a údržbu.

hraje zvláštní roli správce databáze nebo databáze. Správce spravuje data, personál obsluhující databanku. Důležitým úkolem správce databáze je ochrana dat před zničením, neoprávněným a nekompetentním přístupem. Administrátor uděluje uživatelům větší či menší oprávnění pro přístup k celé databázi nebo její části. Pro provádění administrátorských funkcí v DBMS, různé obslužné programy. Správa databáze zajišťuje funkce zajišťující spolehlivé a efektivní práce databáze, uspokojující informační potřeby uživatelů, zobrazování dynamiky předmětné oblasti v databázi.

Hlavními uživateli databází a databank jsou koneční uživatelé, tj. specialisty v různých oblastech ekonomické práce. Jejich složení je heterogenní, liší se kvalifikací, stupněm profesionality, úrovní v systému řízení: hlavní účetní, účetní, pokladník, vedoucí úvěrového oddělení atd. Uspokojení jejich informačních potřeb je řešením velkého množství problémů v organizaci vnitrostrojové informační podpory.

speciální skupina uživateli databanky jsou aplikační programátoři. Obvykle hrají roli prostředníků mezi databází a koncovými uživateli, protože vytvářejí pohodlné uživatelské programy v jazycích DBMS. Centralizovaná povaha správy dat vyžaduje, aby byla tato správa spravována komplexní systém jako databanka.

Výhody práce s databankou pro uživatele hradí náklady a výdaje na její vytvoření, protože:

Zvyšuje se produktivita práce uživatelů, je dosahováno efektivního uspokojování jejich informačních potřeb;

Centralizovaná správa dat osvobozuje aplikační programátory od organizace dat, zajišťuje nezávislost aplikačních programů na datech;

Pokročilá organizace databáze umožňuje provádět různé ad hoc dotazy, nové aplikace;

Snižují se náklady nejen na tvorbu a ukládání dat, ale i na jejich udržování v aktuálním a dynamickém stavu; omezují se datové toky cirkulující v systému, snižuje se jejich redundance a duplicita.

Databanka i databáze mohou být soustředěny na jednom počítači nebo distribuovány mezi více počítačů. Aby data jednoho umělce byla dostupná ostatním a naopak, musí být tyto počítače propojeny do jednoho výpočetní systém používáním počítačové sítě.

Banka a databáze umístěné na jednom počítači se nazývají místní a na několika počítačích propojených sítí distribuované. Distribuované banky a databáze jsou flexibilnější a přizpůsobivější, méně citlivé na selhání zařízení.

Přiřazení lokálních databází a databank organizaci jednodušším a levnějším způsobem informační služba uživatelů při práci s malým množstvím dat a řešení jednoduchých úloh.

Lokální databáze jsou efektivní při práci jednoho nebo více uživatelů, kdy je možné administrativně koordinovat jejich činnost. Takové systémy jsou jednoduché a spolehlivé díky své lokalitě a organizační nezávislosti.

Účelem distribuovaných databází a databank je poskytovat flexibilnější formy služeb velkému množství vzdálení uživatelé při práci se značným množstvím informací v podmínkách geografické nebo strukturální nejednoty. Distribuované systémy databází a databank poskytují dostatek příležitostí pro správu komplexních víceúrovňových a víceúrovňových objektů a procesů.

Distribuované zpracování dat umožňuje umístit databázi (nebo několik databází) do různých uzlů počítačové sítě. Každá složka databáze se tedy nachází v místě dostupnosti technologie a jejího zpracování. Například při organizaci sítě poboček libovolné organizační struktury je vhodné zpracovávat data v místě pobočky. Distribuce dat se provádí na různých počítačích v rámci implementace vertikálních a horizontálních vazeb pro organizace se složitou strukturou.

Objektivní nutnost Distribuovaná forma organizace dat je určena požadavky koncových uživatelů:

Centralizovaná správa rozptýlených informačních zdrojů;

Zvýšení efektivity správy databází a databank a zkrácení doby přístupu k informacím;

Podpora integrity, konzistence a ochrany dat;

Zajištění přijatelné úrovně v poměru „cena – výkon – spolehlivost“.

distribuovaný systém databáze (nebo části databáze) vám umožňují obměňovat a udržovat informační zdroje širokou škálou způsobů, vyhýbat se úzkým místům, která brání produktivitě uživatelů, a dosahovat maximální efektivity při využívání informačních zdrojů.

2. Funkce DBMS

V této části se podíváme na typy funkcí a služeb (služeb), které by měl typický DBMS poskytovat.

Ukládání, načítání a aktualizace dat. DBMS musí uživatelům poskytnout možnost ukládat, načítat a aktualizovat data v databázi. Toto je nejzákladnější funkce DBMS. Z předchozího je zřejmé, že způsob implementace této funkce v DBMS by měl umožnit skrytí před koncovým uživatelem vnitřní detaily fyzická implementace systému (například organizace souborů nebo použité struktury úložiště).

Katalog k dispozici koneční uživatelé. DBMS musí mít koncovým uživatelům přístupný adresář, ve kterém je uložen popis datových prvků. Klíčová vlastnost Architektura ANSI-SPARC je přítomnost integrovaného systémového katalogu s daty o schématech, uživatelích, aplikacích atd. Předpokládá se, že adresář je dostupný jak uživatelům, tak funkcím DBMS. Systémový katalog neboli datový slovník je úložiště informací, které popisují data v databázi (v podstatě jde o metadata). V závislosti na typu použitého DBMS se může množství informací a způsob jejich použití lišit. V systémovém adresáři jsou obvykle uloženy následující informace:

názvy, typy a velikosti datových prvků;

názvy odkazů;

Omezení údržby integrity uložená na data;

· jména oprávněných uživatelů, kterým je uděleno právo přístupu k údajům;

· vnější, koncepční a vnitřní schémata a mapování mezi nimi;

· Statistická data, jako je četnost transakcí a počítadla přístupů k databázovým objektům.

Katalog systému vám umožňuje dosáhnout určitých výhod uvedených níže.

· Informace o datech mohou být centrálně shromažďovány a ukládány, což vám umožní řídit přístup k těmto datům, stejně jako k jakémukoli jinému zdroji.

· Můžete určit význam dat, což pomůže ostatním uživatelům pochopit jejich účel.

・Zjednodušuje komunikaci, protože šetří přesné definice význam dat. Systémový adresář může také obsahovat jednoho nebo více uživatelů, kteří vlastní data nebo k nim mají přístup.

Kvůli centralizovanému úložišti, redundanci a nejednotnosti popisu jednotlivé prvkyúdaje lze snadno najít.

· Změny provedené v databázi lze zaprotokolovat.

· Účinky jakýchkoli změn lze určit před jejich provedením, protože systémový katalog zaznamenává všechny existující datové položky, vztahy vytvořené mezi nimi a všemi jejich uživateli.

· Bezpečnostní opatření mohou být dále posílena.

· Existují nové možnosti organizace podpory integrity dat.

· Uložené informace lze auditovat.

Podpora transakcí. DBMS musí mít mechanismus, který zaručí, že buď budou provedeny všechny aktualizační operace dané transakce, nebo žádná z nich. Transakce je soubor provedených akcí individuální uživatel nebo aplikační program pro účely přístupu nebo úpravy obsahu databáze. Příklady jednoduchých transakcí zahrnují přidávání, odstraňování nebo aktualizaci informací o objektu. Pokud se transakce během provádění nezdaří, databáze se dostane do nekonzistentního stavu, protože některé změny již byly provedeny a jiné ještě ne. Proto je nutné vrátit všechny dílčí změny zpět, aby se databáze vrátila do předchozího konzistentního stavu.

Služby řízení paralelismu. DBMS musí mít mechanismus, který zajistí správnou aktualizaci databáze, když aktualizace provádí více uživatelů paralelně. Paralelní přístup je přitom relativně snadné organizovat, pokud všichni uživatelé pouze čtou data, protože v tomto případě se nemohou navzájem rušit. Pokud však k databázi přistupuje více uživatelů současně, může snadno dojít ke konfliktu s nežádoucími důsledky, například pokud se alespoň jeden z nich pokusí data aktualizovat.

DBMS musí zajistit, aby k takovým konfliktům nedocházelo, když k databázi přistupuje mnoho uživatelů současně.

zotavovací služby. Při diskuzi o podpoře transakcí bylo zmíněno, že když se transakce nezdaří, musí se databáze vrátit do konzistentního stavu, který musí být zaručen schopnostmi DBMS.

Služby řízení přístupu k datům. DBMS musí mít mechanismus, který zajistí, že do databáze budou mít přístup pouze oprávnění uživatelé. Pojem "zabezpečení" se týká ochrany databáze před úmyslným nebo náhodným neoprávněným přístupem. Předpokládá se, že DBMS poskytuje mechanismy pro takovou ochranu dat.

Podpora výměny dat. DBMS musí být schopen integrace s komunikačním softwarem, aby bylo možné organizovat přístup vzdáleným uživatelům k centralizované databázi (v rámci systému distribuovaného zpracování).

Služby integrity dat. DBMS musí mít nástroje pro kontrolu, zda data a jejich změny odpovídají stanoveným pravidlům.

Integrita databáze označuje správnost a konzistenci uložených dat a je vyjádřena jako omezení nebo pravidla pro zachování konzistence dat, která nesmí být v databázi porušena.

Služby na podporu nezávislosti dat. DBMS musí mít nástroje pro podporu nezávislosti programů na struktuře databáze.

Koncept nezávislosti dat byl již diskutován výše. Toho je obvykle dosaženo implementací mechanismu na podporu pohledů nebo podschémat. Fyzické nezávislosti na datech lze dosáhnout poměrně snadno, protože obvykle existuje několik typů platných změn fyzických charakteristik databáze, které pohledy žádným způsobem neovlivňují. Dosažení úplné logické nezávislosti na datech je však obtížnější. Systém se zpravidla snadno přizpůsobí přidání nového objektu, atributu nebo vztahu, nikoli však jejich odstranění. V některých systémech je obecně zakázáno provádět jakékoli změny na již existujících součástech logického obvodu.

Pomocné služby. DBMS musí poskytovat určitou sadu různých podpůrných služeb. Pomocné nástroje jsou obvykle navrženy tak, aby pomáhaly správci databází při efektivní správě databáze. Některé utility fungují na externí úrovni, a proto je v zásadě může vytvářet samotný DBA, zatímco jiné fungují na vnitřní úrovni systému, a proto je musí zajistit vývojář DBMS sám. Níže jsou uvedeny některé příklady takových nástrojů.

· Importovat nástroje pro načítání databáze z plochých souborů a exportní nástroje pro ukládání databáze do plochých souborů.

· Monitorovací nástroje určené ke sledování výkonu a používání databáze.

· Programy statistické analýzy pro hodnocení výkonu nebo využití databáze.

· Nástroje pro reorganizaci indexů pro opětovné sestavení indexů a zpracování přetečení indexů.

· Nástroje pro sběr odpadu a přerozdělení paměti pro fyzickou eliminaci smazané záznamy z úložných zařízení, konsolidace uvolněného místa a v případě potřeby přerozdělení paměti.

3. Architektura DBMS

V této části se budeme zabývat různými typickými architektonickými řešeními používanými při implementaci víceuživatelského DBMS, konkrétně: se systémy teleprocessingu, souborovým serverem a systémem klient-server.

Teleprocessing. Tradiční architekturou víceuživatelských systémů bývalo schéma zvané „teleworking“, ve kterém byl jeden počítač připojen k několika „neinteligentním“ terminálům, jak je znázorněno na obr. 1. Zprávy byly odesílány z terminálů do uživatelských aplikací, aplikace zase přistupovaly k nezbytným službám DBMS. Zprávy byly zaslány zpět do uživatelského terminálu stejným způsobem. U této architektury byla celá zátěž přiřazena centrálnímu počítači, který musel provádět nejen akce aplikačních programů a DBMS, ale také významnou práci na údržbě terminálu (například formátování dat zobrazovaných na obrazovkách terminálů).

V současné době se v souvislosti s rozvojem informačních a počítačových sítí rozšířily DBMS file-server a klient-server.

Obrázek 1. Topologie architektury teleprocessingu

Souborové serverové systémy. Systémy tohoto typu fungují v rámci lokálních sítí (LAN) řízených OS příslušného typu. Souborový server zároveň obsahuje soubory potřebné pro chod aplikací a samotného DBMS. nicméně vlastní aplikace a samotný DBMS jsou umístěny a fungují na samostatných pracovních stanicích a přistupují k souborovému serveru pouze podle potřeby, aby získaly přístup k souborům, které potřebují - jak je znázorněno na Obr. 2. Souborový server tedy funguje stejně jako sdílený pevný disk.

Obr 2. Použití architektury souborový server

Je zřejmé, že architektura souborového serveru má následující hlavní nevýhody:

· Velké množství síťového provozu.

·Na každém pracovní stanice mělo by úplná kopie DBMS.

· Správa souběžnosti, obnovy a integrity se stává složitější, protože ke stejným souborům může přistupovat více instancí DBMS současně.

Systémy klient-server. Tento přístup předpokládá existenci klientského procesu, který vyžaduje určité prostředky, a také serverového procesu, který tyto prostředky poskytuje. Není však nutné, aby byly na stejném počítači. V praxi jsou systémy tohoto typu implementovány v rámci informačních a počítačových sítí (ne nutně LAN) pod kontrolou OS klient-server (viz obr. 3).

V kontextu databáze klient spravuje uživatelské rozhraní a aplikační logiku a funguje jako inteligentní pracovní stanice, která spouští databázové aplikace. Klient obdrží požadavek od uživatele, zkontroluje syntaxi a vygeneruje dotaz do databáze v SQL nebo jiném databázovém jazyce, který odpovídá aplikační logice. Poté odešle zprávu na server, čeká na odpověď a naformátuje přijatá data pro prezentaci uživateli. Server přijímá a zpracovává dotazy na databázi a poté odešle výsledky zpět klientovi. Takové zpracování zahrnuje kontrolu přihlašovacích údajů klienta, zajištění požadavků na integritu, údržbu systémového katalogu a dotazování a aktualizaci dat. Kromě toho je podporováno řízení souběžnosti a obnovy. Operace prováděné klientem a serverem jsou uvedeny níže.

Obrázek 3. Obecné schéma pro budování systémů s architekturou "klient/server".

Klient:

· Spravuje uživatelské rozhraní;

· Přijímá a kontroluje syntaxi dotazu zadaného uživatelem;

· Spustí aplikaci;

· Vygeneruje dotaz do databáze a odešle jej na server;

· Zobrazí přijatá data uživateli.

Server:

· Přijímá a zpracovává požadavky do databáze od klientů;

· Kontroluje uživatelská oprávnění;

Zajišťuje soulad s omezeními integrity;

· Provádí dotazy/aktualizace a vrací výsledky klientovi;

· Podporuje systémový adresář;

· Poskytuje paralelní přístup k databázi;

· Poskytuje správu obnovy.

Tento typ architektury má následující výhody.

Poskytuje větší přístup k stávající základny data.

· Zlepšuje celkový výkon systému. Protože klienti a server jsou zapnuté různé počítače jejich procesory jsou schopny spouštět aplikace paralelně.

· Sníží se náklady na hardware. Dost výkonný počítač s velkým úložným zařízením jej potřebuje pouze server – k ukládání a správě databáze.

· Snížení nákladů na komunikaci. Aplikace provádějí část operací na klientských počítačích a po síti odesílají pouze dotazy do databáze, což může výrazně snížit objem dat odesílaných po síti.

· Úroveň konzistence dat je zvýšena. Server může řídit kontroly integrity dat sám, protože všechna omezení jsou definována a kontrolována pouze na jednom místě.

· Tato architektura je dobře sladěna s architekturou otevřených systémů.

· Tuto architekturu lze použít k organizaci nástrojů pro práci s distribuovanými databázemi, tzn. se sadou několika databází logicky propojených a distribuovaných v počítačové síti.

Nutno podotknout, že v současnosti je tato architektura obvykle uvažována v tříúrovňové verzi, ve které je funkční část bývalého tlustého (inteligentního) klienta rozdělena na dvě části. Ve třívrstvé architektuře řídí tenký (neinteligentní) klient na pracovní stanici pouze uživatelské rozhraní, zatímco průměrná úroveň zpracování dat řídí zbytek aplikační logiky. Třetí úrovní je zde databázový server. Tato třívrstvá architektura se ukázala jako vhodnější pro některá prostředí – například pro Internetové sítě a intranet, kde lze jako klienta použít běžný webový prohlížeč.

Závěr

Databáze je tedy organizovaná struktura určená k ukládání informací. Pojem systém správy databází úzce souvisí s pojmem databáze. Je to komplex softwarových nástrojů, určený k vytvoření struktury nové databáze, jejímu naplnění obsahem, úpravě obsahu a vizualizaci informací. Databanka je typ informační systém, který implementuje funkce centralizovaného ukládání a akumulace zpracovávaných informací. Hlavními součástmi databanky jsou databáze a systémy pro správu databází.

Hlavními uživateli databází a databank jsou specialisté v různých oblastech ekonomické práce. Jejich složení je heterogenní, liší se kvalifikací, stupněm profesionality, úrovní v systému řízení: hlavní účetní, účetní, pokladník, vedoucí úvěrového oddělení atd. Uspokojení jejich informačních potřeb je řešením velkého množství problémů v organizaci vnitrostrojové informační podpory.

Tento článek pojednává o funkcích, které by měl poskytovat typický DBMS, a také o různých typických architektonických řešeních používaných při implementaci víceuživatelského DBMS, konkrétně: se systémy teleprocessingu, souborovým serverem a systémem klient-server.

Bibliografie

1. http://cit.vvsu.ru/portal/cifr/1/lek19.htm

2. http://do.bti.secna.ru/lib/book_it/istor_razv.html

3. http://do.bti.secna.ru/lib/book_it/ogr_file.html

4. http://www.lib.csu.ru/dl/bases/prg/kompress/articles/2000_05_dbms3/

5. Microsoft Access 2000: referenční kniha / ed. Yu Kolesnikovová. - Petrohrad: Petr, 2001.

6. Automatizovaný informační technologie v ekonomii / ed. prof. G.A. Titorenko. – M.: UNITI, 2005. – 399s.

7. Informatika pro právníky a ekonomy / ed. S.V. Simonovič. - Petrohrad: Petr, 2005. - 688s.

9. Leontiev V.P. Nejnovější encyklopedie osobního počítače 2005. - M.: OLMA-PRESS Education, 2005. - 800. léta.

10. Homonenko A.D., Tsygankov V.M., Maltsev M.G. Databáze / ed. prof. PEKLO. Homoněnko. - Petrohrad: KORONA, 2000. - 416 s.

11. Ekonomická informatika a výpočetní technika./ Ed. V.P. Kosarev. M.: Finance a statistika, 2005. -592s.

Rozvoj počítačová věda provádí ve dvou hlavních směrech:

· využití výpočetní techniky k provádění numerických výpočtů;

· využití výpočetní techniky v informačních systémech.

Informační systém je soubor softwaru a hardwaru, metod a lidí, kteří zajišťují sběr, ukládání, zpracování a vydávání informací pro řešení úkolů. V raných fázích používání informačních systémů se používal model zpracování souborů. V budoucnu začaly informační systémy využívat databáze. Databáze jsou moderní formou organizace, ukládání a přístupu k informacím. Příklady velkých informačních systémů jsou bankovních systémů, systémy pro objednávání železničních jízdenek atd.

Databáze je integrovaný soubor strukturovaných a vzájemně propojených dat, organizovaných podle určitých pravidel, která poskytují obecné zásady popis, ukládání a zpracování dat. Obvykle je databáze vytvořena pro předmětnou oblast.

Předmětná oblast je součástí skutečného světa, který je třeba studovat za účelem vytvoření databáze pro automatizaci procesu řízení.
Soubory principů, které řídí organizaci logické struktury pro ukládání dat v databázi, se nazývají datové modely.

Existovat 4 hlavní datové modely- seznamy (ploché tabulky), relační databáze, hierarchické a síťové struktury.

Po mnoho let se převážně používaly ploché tabulky (prosté databáze) jako seznamy v Excelu. V současnosti jsou při vývoji databází nejpoužívanější relační datové modely. Relační datový model je sbírka nejjednodušších dvourozměrných tabulek - vztahy(anglický vztah), tzn. nejjednodušší dvourozměrná tabulka je definována jako přístup(mnoho příspěvků stejného typu spojených jedním tématem ) .

Z pojmu relace (vztah) pochází název relační datový model. Relační databáze používají několik dvourozměrných tabulek, ve kterých se řádky nazývají záznamy a sloupce jsou pole, mezi jejichž záznamy jsou navázány vztahy. Tento způsob organizace dat umožňuje, aby data (záznamy) v jedné tabulce byla spojena s daty (záznamy) v jiných tabulkách prostřednictvím jedinečných identifikátorů (klíčů) nebo klíčových polí.

Základní pojmy relační databáze: normalizace, vztahy a klíče

1. Principy normalizace :

· Každá databázová tabulka by neměla mít duplicitní pole;

Každá tabulka musí mít jedinečný identifikátor (primární klíč);

Každá hodnota primární klíč dostatečné informace o typu entity nebo o objektu tabulky se musí shodovat (například informace o studijním výkonu, o skupině nebo studentech);

· Změna hodnot v polích tabulky by neměla mít vliv na informace v jiných polích (kromě změn v polích klíče).

2. Typy logického spojení .

Mezi dvěma společnými poli (sloupci) dvou tabulek je vytvořen vztah. Existují vztahy se vztahy jeden k jednomu, jeden k mnoha a mnoho k mnoha.

Vztahy, které mohou existovat mezi záznamy dvou tabulek:

· one - to - one, každý záznam z jedné tabulky odpovídá jednomu záznamu v jiné tabulce;

· jeden až mnoho, každý záznam z jedné tabulky odpovídá několika záznamům jiné tabulky;

mnoho - k - jednomu, sada záznamů z jedné tabulky odpovídá jednomu záznamu v jiné tabulce;

many-to-many, sada záznamů z jedné tabulky odpovídá několika záznamům v jiné tabulce.

Zadejte typ vztahu vytvořené spojení závisí na tom, jak jsou definována vázaná pole:

· Vztah one-to-many se vytvoří, když pouze jedno z polí je primární klíč nebo jedinečné pole indexu.

· Vztah jedna ku jedné se vytvoří, když jsou obě propojená pole klíčová nebo mají jedinečné indexy.

Vztah many-to-many jsou ve skutečnosti dva vztahy one-to-many s třetí tabulkou, jejíž primární klíč se skládá z polí cizích klíčů ostatních dvou tabulek.

3. Klíče. Klíč- jedná se o sloupec (může být několik sloupců), který je přidán do tabulky a umožňuje vytvořit vztah se záznamy v jiné tabulce. Existovat dva typy klíčů: primární a sekundární nebo cizí.

Primární klíč je jedno nebo více polí (sloupců), jejichž kombinace hodnot jednoznačně identifikuje každý záznam v tabulce. Primární klíč neumožňuje hodnoty Nula a musí mít vždy jedinečný index. Primární klíč se používá k propojení tabulky s cizími klíči v jiných tabulkách.

Cizí (sekundární) klíč je jedno nebo více polí (sloupců) v tabulce, které obsahují odkaz na pole nebo pole v primárním klíči v jiné tabulce. Cizí klíč definuje, jak se tabulky spojují.
Ze dvou logických související tabulky jedna se nazývá tabulka primárních klíčů nebo hlavní tabulka a druhá se nazývá tabulka sekundárních (cizí) klíčů nebo podřízená tabulka. DBMS umožňují porovnat související záznamy z obou tabulek a zobrazit je společně ve formuláři, sestavě nebo dotazu.

Existují tři typy primárních klíčů: pole klíče čítače (počítadlo), jednoduchý klíč a složený klíč.

Pultové pole(Datový typ "Počítadlo"). Datový typ pole v databázi, který automaticky vyplní pole jedinečnou číselnou hodnotou pro každý záznam přidaný do tabulky.

jednoduchý klíč. Pokud pole obsahuje jedinečné hodnoty, jako jsou kódy nebo inventární čísla, pak lze toto pole definovat jako primární klíč. Jakékoli pole obsahující data lze definovat jako klíč, pokud toto pole neobsahuje duplicitní hodnoty nebo hodnoty Nula.

Složený klíč. V případech, kdy není možné zaručit jedinečnost hodnot každého pole, je možné vytvořit klíč skládající se z několika polí. Nejčastěji k této situaci dochází u tabulky, která se používá k propojení dvou tabulek many-to-many.

Opět je třeba poznamenat, že pole primárního klíče by mělo obsahovat pouze jedinečné hodnoty v každém řádku tabulky, tzn. není povolena žádná shoda, ale v poli sekundárního nebo cizího klíče jsou povoleny shody hodnot v řádcích tabulky.

Pokud jsou potíže s výběrem vhodného typu primárního klíče, je vhodné zvolit jako klíč pole čítače.

Volají se programy, které jsou určeny ke strukturování informací, jejich umístění do tabulek a manipulaci s daty systémy pro správu databází (DBMS). Jinými slovy, DBMS jsou určeny jak pro vytváření a údržbu databáze, tak pro přístup k datům. V současné době existuje více než 50 typů DBMS pro osobní počítače. Nejběžnější typy DBMS jsou: MS SQL Server, Oracle, Informix, Sybase, DB2, MS Access atd.

Práce s Access DBMS

Laboratorní práceČ.1. Seznámení s databází Accessu

Cíl práce: zvládnutí technik práce v procesu tvorby databáze v MS Access (analýza oborové oblasti, analýza dat, sestavení datového modelu, tvorba struktury a vyplňování databázových tabulek).

Základní pojmy databází

Základem mnoha informačních systémů (především informačních a referenčních systémů) jsou databáze.

Databáze - soubor souvisejících dat uspořádaných podle určitých pravidel, zajišťující obecné zásady popisu, ukládání a manipulace, nezávislý na aplikačních programech, určený k dlouhodobému ukládání do vnější paměti počítače, neustálé aktualizaci a používání.

Ve většině případů lze databázi považovat za informační model nějaký skutečný systém, například knižní fond knihovny, zaměstnanci podniku, vzdělávací proces ve škole a podobně. Takový systém se nazývá předmětová oblast databáze a informační systém, do kterého patří.

Klasifikace prostřednictvím ukládání dat rozděluje databázi na centralizované a distribuované.

Veškeré informace a centralizovaná databáze uloženy na jednom počítači. Může to být samostatný počítač nebo síťový server, ke kterému mohou přistupovat klienti. Distribuované databáze používá se v lokálních i globálních počítačových sítích. V druhém případě jsou různé části databáze uloženy na různých počítačích.

Existují tři typy datových struktur: hierarchické, síťové a tabulkové. Podle toho se podle struktury databáze dělí na hierarchické databáze, síťové databáze a relační (tabulkové) databáze.

Slovo „relační“ pochází z angličtiny vztah- přístup. přístup- matematický pojem, ale v terminologii datových modelů je vhodné znázorňovat vztahy ve formě tabulky.

V Nedávno Relační databáze se staly nejrozšířenějším typem databáze. Je známo, že libovolnou datovou strukturu lze zredukovat na tabulkovou formu.

Strukturovaná reprezentace dat se nazývá datový model. Základní informační jednotkou relační databáze je stůl. Použití relačních databází tabulkový datový model. Databáze se může skládat z jedné tabulky – databáze s jednou tabulkou, nebo z mnoha vzájemně propojených tabulek – databáze s více tabulkami.

Konstrukční prvky stolu jsou záznamy a pole.

Každý vstup obsahuje informace o samostatném objektu systému: jedné knize v knihovně, jednom zaměstnanci podniku atd. A každý pole- jedná se o určitou charakteristiku (vlastnost, atribut) objektů: název knihy, autor knihy, příjmení zaměstnance, rok narození atd. Pole tabulky musí mít různé názvy.

V tomto případě řádky tabulky odpovídají vztahové n-tice a sloupce atributy. klíč pojmenujte jakoukoli funkci atributů n-tice, kterou lze použít k identifikaci n-tice. Takovou funkcí může být hodnota jednoho z atributů (jednoduchý klíč), být specifikován algebraickým výrazem, který obsahuje hodnoty několika atributů (složený klíč). To znamená, že data v řádcích každého ze sloupců složeného klíče se mohou opakovat, ale kombinace dat v každém řádku těchto sloupců je jedinečná.

Pro každou tabulku relační databáze a hlavní klíč- název pole nebo několika polí, jejichž množina hodnot jednoznačně definuje záznam. Jinými slovy, hodnota hlavního klíče by se neměla opakovat v různých záznamech.

Pro řádkovou reprezentaci struktury tabulky se používá následující formulář:

Table_name (FIELD_NAME_1, FIELD_NAME_2, ....)

Názvy polí tvořících hlavní klíč jsou podtržené.

Každé pole tabulky má specifický typ.

Typ je množina hodnot, které může pole nabývat, a množina operací, které lze s těmito hodnotami provádět. Existují čtyři základní typy databázových polí: symbolický, numerický, booleovský A datum.

Software navržený pro práci s datovým skóre se nazývá systém správy databází - DBMS.

Nejpoužívanější na osobních počítačích jsou relační databáze, které využívají tabulkovou prezentaci dat.

Hlavní akce, které může uživatel provádět pomocí DBMS:

Vytvoření struktury databáze;

Naplnění databáze informacemi;

Změna (editace) struktury a obsahu databáze;

Vyhledávání informací v databázi;

Třídění dat;

Ochrana databáze;

Kontrola integrity databáze.

Závěr

Databáze - organizovaný soubor dat určený k dlouhodobému uložení, avšak v externí paměti počítače, pravidelné aktualizace a používat.

Databáze je informační model konkrétní předmětové oblasti.

Třídění databází je možné podle charakteru informací: věcné a dokumentární databáze; podle datové struktury: hierarchické, síťové, relační databáze; způsobem ukládání dat: centralizované a distribuované databáze.

Relační databáze (RDB) jsou nejběžnějším typem databází, které používají tabulkovou reprezentaci dat.

vztahová základna data- databáze založená na relačním modelu.

Základní pojmy organizace dat v RDB: tabulka, záznam, pole, typ pole, hlavní klíč tabulky.

DBMS (database management system) - software pro práci s databázemi.