Лекция № 1. Введение в СУБД

Данные

Восприятие реального мира можно соотнести с последовательностью разных, хотя иногда и взаимосвязанных, явлений. Описание этих явлений называют данными. Традиционно фиксация данных осуществляется с помощью конкретного средства общения (например, с помощью естественного языка или изображений) на конкретном носителе (например, камне или бумаге). Обычно данные (факты, явления, события или предметы) и их интерпретация (семантика) фиксируются совместно. Примером может служить утверждение "Стоимость авиабилета 128". Здесь "128" – данное, а "Стоимость авиабилета" – его семантика.

Для компьютерных технологий данные – организованный набор битов, который хранится и обрабатывается на ЭВМ, а также передается по каналам связи.

Информация – организованные и обработанные данные, имеющие специфическую интерпретацию или смысл. Это все, что может интересовать пользователя.

Автоматизированная информационная система (информационная система) – система, реализующая автоматизированный сбор, обработку, манипулирование данными и выдающая информацию. Информационная система функционирует на основе ЭВМ, включает программное обеспечение и персонал.

Определение СУБД

Активная деятельность по отысканию приемлемых способов объединения непрерывно растущего объема информации привела к созданию в начале 60-х годов специальных программных комплексов, называемых "Системы управления базами данных" (СУБД).

Основная особенность СУБД – это наличие процедур для ввода и хранения не только самих данных, но и описаний их структуры. Файлы, снабженные описанием хранимых в них данных и находящиеся под управлением СУБД, стали называть "Базы данных" (БД).

БД – совместно используемый набор логически связанных данных, предназначенный для удовлетворения информационных потребностей организации.

БД – единое, большое хранилище данных, которое определяется однократно, а затем используется одновременно многими пользователями из разных подразделений.

СУБД – это совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.

Языки баз данных

Внутренний язык СУБД для работы с данными состоит из двух частей: языка определения данных (Data Definition Language - DDL) и языка манипулирования данными (Data Manipulation Language - DML).

Язык DDL. Описательный язык, который позволяет администратору БД или пользователю описать и именовать сущности и атрибуты, необходимые для работы некоторого приложения, а также связи, имеющиеся между различными сущностями, кроме того, указать ограничения целостности и защиты. Язык DDL используется как для определения новой схемы, так и для модификации уже существующей. Этот язык нельзя использовать для управления данными.

Язык DML. Язык, содержащий набор операторов для поддержки основных операций манипулирования данными, содержащимися в базе.

К операциям управления данными относятся:

• вставка в базу данных новых сведений;

• модификация сведений, хранимых в базе данных;

• извлечение сведений, содержащихся в базе данных;

• удаление сведений из базы данных.

Компоненты среды СУБД

В среде СУБД можно выделить пять основных компонентов: аппаратное и программное обеспечение, данные, процедуры и пользователи.

Аппаратное обеспечение (АО) может варьировать в очень широких пределах – от одного ПК до сети из многих компьютеров. Используемое АО зависит от требований организации и используемой СУБД. Для работы СУБД обычно требуется некоторый минимум оперативной памяти и дисковой памяти.

Программное обеспечение (ПО) охватывает ПО самой СУБД и прикладных программ вместе с ОС, включая и сетевое ПО.

Данные являются самым важным компонентом среды СУБД, играют роль моста между компьютером и человеком.

Процедуры - это инструкции и правила, которые учитываются при проектировании и использовании БД. В хранимых процедурах могут выполняться стандартные операции с базами данных (как DDL, так и DML).

Пользователи. Можно выделить 4 группы пользователей:

1) администраторы данных и баз данных;

2) разработчики БД (разработчики логической и физической БД);

3) прикладные программисты (разрабатывают приложения, которые предоставляют конечным пользователям необходимые им функциональные возможности);

4) конечные пользователи - клиенты (те, для кого проектируется БД, чтобы обслуживать их информационные потребности).

Преимущества и недостатки СУБД

Преимущества

1. Контроль за избыточностью данных. При использовании базы данных предпринимается попытка исключить избыточность данных за счет интеграции файлов, чтобы избежать хранения нескольких копий одного и того же элемента информации.

2. Непротиворечивость данных. Если элемент данных хранится в базе только в одном экземпляре, то для изменения его значения нужно выполнить одну операцию обновления. Так новое значение станет доступным сразу всем пользователям БД. Если элемент данных хранится в нескольких экземплярах, то такая система сможет следить за тем, чтобы копии не противоречили друг другу.

3. Совместное использование данных. БД принадлежит всей организации и может совместно использоваться всеми зарегистрированными пользователями.

4. Поддержка целостности данных. Это означает корректность и непротиворечивость хранимых данных в базе. Целостность описывается с помощью ограничений, которые не должны нарушаться в БД. Ограничения применяются либо к элементам внутри одной записи, либо к связям между записями (например, в поле числовые данные – текст не введется).

5. Повышенная безопасность. Заключается в защите БД от несанкционированного доступа. Система обеспечения безопасности может быть выражена в форме учетных имен и паролей для идентификации пользователя.

Недостатки

1. Сложность. Усложненность ПО СУБД увеличивает функциональность систем. Непонимание пользователями принципа работы системы приводит к неудачным результатам проектирования, что имеет серьезные последствия для всей организации.

2. Стоимость. Варьирует в очень широких пределах в зависимости от имеющейся вычислительной среды и требуемых функциональных возможностей.

3. Производительность. СУБД предназначены для решения общих задач при обслуживании сразу нескольких приложений. В результате многие приложения в новой среде работают не так быстро, как прежде.

4. Более серьезные последствия при выходе системы из строя. Выход из строя одного из компонентов СУБД может привести к полному прекращению всей работы организации.