Хотя с точки зрения архитектуры удобно различать подъязык
Данных и включающий его базовый язык, на практике они могут быть неразличимыми настолько, насколько это имеет отношение к пользователю. Безусловно, сточки зрения пользователя, предпочтительнее, чтобы они неразличимы или трудно различимым, их называют сильно связанными. Если они ясно и легко различаются, говорят, что они слабо связаны. Большинство систем на сегодняшний день поддерживает лишь слабую связь. Система с сильной связью могли бы предоставить пользователю более унифицированный набор возможностей, но, очевидно, требуют больше усилий со стороны системных проектировщиков и разработчиков (которые, вероятно, рассчитывают на статус-кво); однако есть основания предполагать, что на протяжении следующих нескольких лет будет происходить постепенное продвижение к более сильно связанным системам.
Язык обработки данных состоит из таких выполняемых операторов PL/1, которые передают информациюв и из БД; опять же, возможно, включая, новые специальные операторы.
В общем, внешнее представление состоит из множества экземпляров каждого типа внешней записи, которые, в свою очередь, отнюдь не обязательно должны совпадать с ранимыми записями. Находящийся в распоряжении пользователя подъязык данных определен в терминах внешних записей; например, операция выборки языка обработки данных будет проводить выборку из экземпляров внешних, а не хранимых записей.
Концептуальный уровень.
Концептуальное представление – это представление всей информации БД в несколько более абстрактной форме (как и случае внешнего представления) по сравнению с физическим способом хранения данных. Однако концептуальное представление существенно отличается от способа представления данных какому-либо отдельному пользователю. Вообще говоря, концептуальное представление – это представление данных такими, какие «они есть на самом деле», а не такими, какими вынужден их видеть пользователь в рамках, например, определенного языка или используемого аппаратного обеспечения.
Концептуальное представление состоит из множества экземпляров каждого типа концептуальной записи. Например, оно может состоять из набора экземпляров записей, содержащих информацию об отдельных, плюс набор экземпляров, содержащих информацию о деталях и т.д. Концептуальная запись вовсе не обязательно должна совпадать с внешней записью, с одной стороны, и с хранимой записью- с другой.
Концептуальное представление определяется с помощью концептуальной схемы,которая включает определения каждого типа концептуальных записей. Концептуальная схема использует другой язык определения данных - концептуальный.
Концептуальное представление – это представление всего содержимого базы данных, а концептуальная схема – это определение такого представления. Однако было бы ошибкой полагать, что концептуальная схема – это не более чем набор определений, больше напоминающих простые отношения записей в программе на языке COBOL (или каком-либо другом).
Теперь перейдем к более детальному исследованию трех уровней архитектуры.
Внутренний уровень.
Третьим уровнем архитектуры является внутренний уровень. Внутреннее представление – это представление нижнего уровня всей БД; оно состоит из многих экземпляров каждого типа внутренней записи.Термин «внутренняя запись» принадлежит терминологии ANSI/SPARC и означает конструкцию, называемую хранимой записью. Внутреннее представление так же, как внешнее и концептуальное, не связано с физическим уровнем, так как в нем не рассматриваются физические области устройства хранения, такие как цилиндры и дорожки. Другими словами, внутреннее представление предполагает бесконечное линейное адресное пространство; подробности того, как адресное пространство отображено на физическое устройство хранения, очень зависят от системы и умышленно не включены в общую архитектуру.
Внутреннее представление описывается с помощью внутренней схемы,которая определяет не только различные типы хранимых записей, но также существующие индексы, способы представления хранимых полей, физическую последовательность хранимых записей и т.д. Внутренняя схема пишется с использованием еще одного языка определения данных – внутреннего.
В заключении отметим, что в некоторых исключительных ситуациях прикладные программы, в частности те, которые называют утилитами могут выполнять операции непосредственно на внутреннем, а не на внешнем уровне. Конечно, такой практикой пользоваться не рекомендуется; она определяет риск с точки зрения безопасности (правила безопасности игнорируются ) и целостности (правила целостности тоже игнорируется), к тому же программа будет зависеть от загруженных данных; но иногда это может быть единственным способом достичь выполнения требуемой функции или добиться необходимого быстродействия – так же, как пользователю языка высокого уровня иногда по тем же причинам необходимо прибегнуть к языку ассемблера.
Приложения, использующие базы данных, обычно принято относить к одной из программных архитектур, имеющих свои плюсы и минусы.
Локальная архитектура.
И программа, и база данных расположены на одном компьютере. В такой архитектуре работает большинство настольных приложений.
Файл – серверная архитектура.
База данных расположена на мощном выделенном компьютере (сервере), а персональные компьютеры подключены к нему по локальной сети. На этих компьютерах установлены клиентские программы, обращающиеся к базе данных по сети. Преимущество такой архитектуры заключается в возможности одновременной работы нескольких пользователей с одной базой данных.
Недостаток такого подхода - большие объемы информации, передаваемой по сети. Вся обработка выполняется на клиентских местах, где фактически формируется копия базы данных. Это приводится к ограничению максимально возможного числа пользователей и большим задержкам при работе с базой. Эти задержки вызываются тем, что на уровне конкретной таблицы одновременный доступ невозможный. Пока программа на одном из клиентских мест не закончит работу с таблицей (например, не выполнит модификацию записей), другие программы не могут обращаться к этой таблице. Это называется блокировкой на уровне таблицы и исключает возникновение путаницы в ее содержимом.
Клиент – серверная архитектура.
В такой архитектуре на сервере не только хранится БД, но и работает программа СУБД, обрабатывающая запросы пользователей и возвращающая им наборы записей. При этом программы пользователей уже не работают, например, с БД как набором физических фалов, а обращаются к СУБД, которая выполняет операции. Нагрузка с клиентских мест при этом снимается, так как большая часть работы происходит на сервере. СУБД автоматически следит за целостностью и сохранностью БД, а также контролирует доступ к информации с помощью службы паролей. Клиент – серверные СУБД допускают блоки на уровне записи и даже отдельного поля. Это означает, что с таблицей может работать любое число пользователей, но доступ к функции изменения конкретной записи или одного из ее полей обеспечен только одному из них.
Основной недостаток этой архитектуры не очень высокая надежность. Если сервер выходит из строй, вся работа останавливается.
Распределенная архитектура.
В сети работает несколько серверов, и таблицы баз данных распределены между ними для достижения повышенной эффективности. На каждом сервере функционирует своя копия СУБД. Кроме того, в подобной архитектуре обычно используются специальные программы, так называемые серверы приложений. Они позволяют оптимизировать обработку запросов большого числа пользователей и равномерно распределить нагрузку между компьютерами в сети.
Недостаток распределенной архитектуры заключается в довольно сложном и дорогостоящем процессе ее создания и сопровождения (администрирования), а также а высоких требованиях к сервером компьютерам.
Интернет – архитектура.
Доступ к базе данных и СУБД (распространенных на одном компьютере или в сети) осуществляется из броузера по стандартному протоколу. Это предъявляет минимальные требования к клиентскому оборудованию. Такие программы называют «тонкими клиентами», потому что они способны работать даже на ПК с процессором 80386. Благодаря стандартизации всех протоколов и внедрять. Например, можно не организовывать локальную сеть, а обращаться к серверу через Интернет в локальной сети (в таком случае говорят о технологиях интранет). В этом случае не требуется разрабатывать специальные клиентские программы или придумывать собственные спецификации обмена данными между сервером и клиентскими местами. Достаточно использовать готовые броузера и программные решения.
Типы СУБД.
Системой управления базами данных называют программную систему, предназначенную для создания на ЭВМ общей базы данных для множества приложений, поддержания ее актуальном состоянии и обеспечения эффективности доступа пользователей к содержащимся в ней данным в рамках предоставленных им полномочий. СУБД предназначена, таким образом, для централизованного управления БД как социальным ресурсом в интересах всей совокупностей ее пользователей. Доступ к базе данных отдельных пользователей при этом возможен только через посредство СУБД.
По степени их универсальности различаются два вида СУБД – системы общего назначения и специализированные системы. СУБД общего назначения не ориентированны на какую – либо конкретную предметную область или на информационные потребности конкретной группы пользователей. Каждая система такого рода реализуется как программный продукт, способный функционировать на некоторой модели ЭВМ в определенной обстановки, и поставляется многим пользователям как коммерческое изделие. СУБД общего назначения обладают средствами настройки на работу с конкретной БД в условиях конкретного применения.
Использование СУБД общего назначения в качестве инструментального средства для создания автоматизированных информационных систем, основанных на технологии БД, позволяет существенно сокращать сроки разработки, экономить трудовые ресурсы. Развитые функциональные возможности таких СУБД, присущая им, как правило, функциональная избыточность позволяют иметь значительный «запас мощности», необходимый для безболезненного эволюционного развития построенных на их основе информационных систем в рамках их жизненного цикла. Вместе с тем средства настройки дают возможность достигнуть приемлемого уровня производительности информационной системы в процессе ее эксплуатации.
Однако в некоторых случаях доступные СУБД общего назначения не позволяют добиться требуемых характеристик производительности и/или удовлетворить заданные ограничения по объему памяти, предоставляемой для хранения БД. Тогда приходится разрабатывать специализированную СУБД для данного конкретного применения. Решение указанных проблем при этом может оказаться возможным благодаря знанию специфических особенностей данного применения, к которым оказываются нечувствительными средства настройки доступных СУБД общего назначения, либо за счет ущемления каких либо функций системы, не имеющих жизненно важного значения. Как правило, в этой роли оказываются, прежде всего функции, обеспечивающие комфортную работу пользователя.
Создание специализированной СУБД – весьма трудоемкое дело даже в сравнительно простых случаях, и для того, чтобы избрать этот путь, нужно иметь действительно веские основания и твердую убеждаемость в невозможности или нецелесообразности использования какой – либо СУБД общего назначения.
СУБД общего назначения – это сложные программные комплексы, предназначенные для выполнения всей совокупности функций, связанных с созданием и эксплуатацией БД информационной системы. Они позволяют определить структуру создаваемой БД, инициализировать ее и произвести начальную загрузку данных. Системные механизмы выполняют также функции управления ресурсами среды хранения, обеспечения логической и физической независимости данных, предоставления доступа пользователям к БД, защиты логической целостности БД, обеспечения ее физической целостности – защиты от разрушений. Другая важная группа функций – управления полномочиями пользователей на доступ к БД, настройка на конкретные условия применения, организация параллельного доступа пользователей к базе данных в социальной пользовательской среде, поддержка деятельности системного персонала, ответственного за эксплуатацию БД.
Для создания БД разработчик описывает ее логическую структуру, организацию в среде хранения, а также способы видения базы данных пользователями. При этом используются предоставляемые СУБД языковые средства определения данных, и система настраивается на работу с конкретной БД. Такие описания БД называются соответственно схемой (или логической схемой, или концептуальной схемой) БД, схемой хранения (или внутренней схемой) и внешними схемами.
Обрабатывая схемы БД, СУБД создает пустую БД требуемой структуры – хранилище, которое можно далее наполнить данными о предметной области начать эксплуатировать для удовлетворения информационных потребностей пользователей.
Принципиально важное свойство СУБД заключается в том, что она позволяет различать и поддерживать два независимых взгляда на БД – взгляд пользователя, воплощаемой в «логическом» представлении данных, и «взгляд» системы – «физическое» представление, характеризующее организацию хранимых данных. Пользователя не интересует при его работе с БД байты и биты, представляющие данные в среде хранения, их размещения в памяти, указателя, поддерживающие связи между структурными различными компонентами хранимых данных, выбранные методы доступа. В то же время эти факторы важны для выполнения функций управления данными самой СУБД.
Обеспечение логической независимости данных – одна из важнейших функций СУБД, предоставляющая определенную степень свободы вариации «логического» представления БД без необходимости соответствующей модификации «физического» представления. Благодаря этому достигается возможность адаптации взгляда пользователя на БД к его реальным потребностям, конструирования различных «логических» взглядов на одну и ту же «физическую» БД, что весьма важно в социальной пользовательской среде.
Под «физической» независимостью данных понимается способность СУБД предоставлять некоторую свободу модификации способов организации БД в среде хранения, не вызывая необходимости внесения соответствующих изменений в «логическое» представление. Благодаря этому вносить изменения в организацию хранимых данных, производить настройку системы с целью повышения ее эффективности, не затрагивая созданных прикладных программ, использующих базу данных. «Физическая» независимость данных реализуется в СУБД за счет тех же самых трансформационных механизмов архитектуры системы, которые обеспечивают «логическую» независимость данных.
Поддержка логической целостности (непротиворечивости) базы данных – другая важная функция СУБД. В развитых системах ограничения целостности базы данных объявляются в схеме базы данных, и их проверка осуществляется при каждом обновлении объектов данных или связей между ними, являющихся аргументами таких ограничений.
Глава 2. Разработка базы.
Процесс разработки (проектирования) базы данных включает два этапа: разработку логической организации базы данных и создание ее на носителе.
Логическая организация базы данных – это предоставление пользователя о предметной области, информация о которой должна храниться в базе данных. Под физической организацией базы данных понимается совокупность средств и методов размещения данных во внешней памяти и на их основе внутренняя модель данных. Внутренняя модель является средством отображения логической модели данных, показывает, каким образом записи размещаются в базе данных, как они упорядочиваются, как организуются связи, каким путем можно осуществить выборку и так далее.
Одной из самых популярных настольных программных СУБД является Microsoft Access.
Одной из основных причин такой популярности Access заключается в том, что, является по сути настольной СУБД, это приложение вобрало в себя многие возможности систем управления реляционными базами данных архитектуры клиент-сервер, называемой также SQL базой данных. Несмотря на то, что, Access включают в себя сложные функции и может послужить прекрасным инструментом для профессионального разработчика приложений БД, его использование не должно вызвать проблем и у непрофессиональной пользователей и даже тех, кто раньше не работал с СУБД. Кнопки на панелях инструментов дублируют основные команды меню, расширенный набор мастеров и настроек управляет практически всеми параметрами создания и изменения объектов БД (таблиц, форм, отчетов, запросов и т.д.).
С помощью ACCESS можно создавать многопользовательских приложений, в которых файлы базы данных являются разделяемыми ресурсами в локальной сети. В ACCESS реализованного доступа к объектам базы данных. Microsoft Access для хранения объектов БД имеет собственную уникальную структуру для хранения всех связанных таблиц, форм, отчетов, запросов и макрософт в одном файле. Также имеет возможность импорта и экспорта данных во многие широкие распространенные форматы БД, электронных таблиц и текстовых файлов. ACCESS позволяет связывать БД с внешними таблицами в форматах dBase, FoxPro, Paradox и работать с ними в исходном формате. Также Access можно использовать в качестве клиентской части архитектуры клиент-сервер, что обеспечивает применение Microsoft Access не только в качестве профессиональной системы управления базы данных, но и как мощное инструментальное средство для создания приложений клиент-сервер.
База данных по расписанию занятий в колледже была разработана в программе Microsoft Access. Таблица базы данных – это совокупность сведений. Так, например, в таблице «расписание занятий» отображена информация о расписание занятий, адрес учащихся, информация о преподавателях. Каждое поле предоставляет собой столбец таблицы и содержит определенную категорию информации. Каждая запись предоставляет собой строку таблицы и содержит информацию об определенном товаре. Можно создать взаимосвязи между таблицами, вместо того, чтобы хранить всю информацию в одной большой таблице, избегая тем самым ненужного дублирования данных, экономии памяти компьютера, а также увеличение скорости и точности обработки информации.
С помощью форм можно отображать данные, содержащиеся в таблицах или запросах, в еще более удобное для восприятия виде. При помощи форм можно добавлять в таблицы новые данные или изменять и удалять существующие. Форма может содержать рисунки, графики и другие объекты. Формы создаются из набора отдельных элементов, называемых элементами управления (графический объект для предоставления данных). Форму для предоставления данных Microsoft Access предоставляет автоматически. После ее заполнения можно просмотреть информацию полностью или частично при помощи процедур поиска, запроса, сортировки. Для просмотра необходимой информации с помощью форм в моей базе данных представлены 6 различных форм: группа, отметка, период, предмет, преподает, ученик, учитель и пр.
При выборе той или иной формы, указав, если есть необходимость, имя ученика(студента), вы получите интересующую вас информацию.
Заключение.
Таким образом, БД является важнейшей составной частью информационных систем, которые предназначены для хранения и обработки информации. Изначально такие системы существовали в письменном виде. Для этого использовались различные картотеки, папки, журналы, библиотечные каталоги. Развитие средств вычислительной техники обеспечило возможность для создания и широкого использования автоматизированных информационных систем. Разрабатываются информационные системы для обслуживания различных систем деятельности, системы управления хозяйственными и техническими объектами, модельные комплексы для научных исследований, системы автоматизации проектирования и производства, всевозможные тренажеры и обучающие системы. Современные информационные системы основаны на концепции интеграции данных, характеризующих большими объектами хранимых данных, сложной организацией, необходимостью удовлетворять разнообразные требования многочисленных пользователей. Для управления этими данными и обеспечения эффективности доступа к ним были созданы системы управления данными.
Таким образом, СУБД называют программную систему, предназначенную для создания ЭВМ общей базы данных для множества приложений, поддержания ее в актуальном состоянии и обеспечения эффективности доступа пользователей к содержащимся в ней данным в рамках предоставленных им полномочий.
Приведенная для примера база данных по бытовой химии города Улан-Удэ разработана в программе Microsoft Access, которая является одной из самых популярных среди настольных программных систем управления базами данных. Среди причин такой популярности следует отметить:
- высокую степень универсальности и продуманности интерфейса, который рассчитан на работу с пользователями самой различной квалификации. В частности, реализована система управления объектами базы данных, позволяющая гибко и оперативно переходить из режима конструктора в режим их непосредственной эксплуатации;
- глубоко развитые возможности интеграции с другими программными продуктами, входящими в состав Microsoft Office, а также с любыми программами продуктами, поддерживающими технологию OLE;
- богатый набор визуальных средств разработки.
Список литературы:
1. С. Бобровский С.- П. 2001г. «DELPHI 5».
2. А.Д. Хоменко «Основы современных компьютерных технологий». М. 2000г.
3. А.Я.Архангальский «Программирование в Delphi 5» М. 2000г.
4. Ю. Бекаревич, Н.Пушкина «MS ACCESS 2000 ЗА 30 занятий».
5. С.Н.Кандзюба, В.Н.Громова «DELPHI 5».
6. Марко Кэнту «DELPHI 5».
7. В.Гофман, А.Хаменко «Работа с БД в DELPHI».
8. К.Дэйт «Введени
9. Введение в системы баз данных» К.2000г.
10. СУБД Microsoft Access 2.0 “Шаг за шагом» М. 1995г.