Аннотация: В лекции рассматривается общий смысл понятий базы данных (БД) и системы управления базами данных (СУБД). Даются основные понятия, относящиеся к базе данных такие, как алгоритм, кортеж, объект, сущность. Основные требования, предъявляемые к банку данных. Определения БД и СУБД.

Цель лекции: Уяснить разницу между базой данных и системой управления базой данных. Ознакомиться с основными требованиями, которые предъявляются к банку данных и основными определениями, относящимися к БД и СУБД.

Рассмотрим общий смысл понятий базы данных (БД) и системы управления базами данных (СУБД).

С самого начала развития вычислительной техники образовались два основных направления использования ее.

Первое направление - применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов, которые слишком долго или вообще невозможно производить вручную. Становление этого направления способствовало интенсификации методов численного решения сложных математических задач, развитию класса языков программирования, ориентированных на удобную запись численных алгоритмов, становлению обратной связи с разработчиками новых архитектур ЭВМ.

Второе направление, это использование средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах . В самом широком смысле информационная система представляет собой программный комплекс, функции которого состоят в поддержке надежного хранения информации в памяти компьютера, выполнении специфических для данного приложения преобразований информации и/или вычислений, предоставлении пользователям удобного и легко осваиваемого интерфейса. Обычно объемы информации, с которыми приходится иметь дело таким системам, достаточно велики, а сама информация имеет достаточно сложную структуру. Классическими примерами информационных систем являются банковские системы , системы резервирования авиационных или железнодорожных билетов, мест в гостиницах и т.д.

На самом деле, второе направление возникло несколько позже первого. Это связано с тем, что на заре вычислительной техники компьютеры обладали ограниченными возможностями в части памяти. Понятно, что можно говорить о надежном и долговременном хранении информации только при наличии запоминающих устройств, сохраняющих информацию после выключения электрического питания. Оперативная память этим свойством обычно не обладает. В начале, использовались два вида устройств внешней памяти: магнитные ленты и барабаны. При этом емкость магнитных лент была достаточно велика, но по своей физической природе они обеспечивали последовательный доступ к данным. Магнитные же барабаны (они больше всего похожи на современные магнитные диски с фиксированными головками) давали возможность произвольного доступа к данным, но были ограниченного размера.

Легко видеть, что указанные ограничения не очень существенны для чисто численных расчетов. Даже если программа должна обработать (или произвести) большой объем информации, при программировании можно продумать расположение этой информации во внешней памяти, чтобы программа работала как можно быстрее.

С другой стороны, для информационных систем, в которых потребность в текущих данных определяется пользователем, наличие только магнитных лент и барабанов неудовлетворительно. Представьте себе покупателя билета, который стоя у кассы должен дождаться полной перемотки магнитной ленты. Одним из естественных требований к таким системам является средняя быстрота выполнения операций.

Именно требования к вычислительной технике со стороны не численных приложений вызвали появление съемных магнитных дисков с подвижными головками , что явилось революцией в истории вычислительной техники. Эти устройства внешней памяти обладали существенно большей емкостью, чем магнитные барабаны, обеспечивали удовлетворительную скорость доступа к данным в режиме произвольной выборки, а возможность смены дискового пакета на устройстве позволяла иметь практически неограниченный архив данных.

С появлением магнитных дисков началась история систем управления данными во внешней памяти. До этого каждая прикладная программа, которой требовалось хранить данные во внешней памяти, сама определяла расположение каждой порции данных на магнитной ленте или барабане и выполняла обмены между оперативной и внешней памятью с помощью программно-аппаратных средств низкого уровня (машинных команд или вызовов соответствующих программ операционной системы). Такой режим работы не позволяет или очень затрудняет поддержание на одном внешнем носителе нескольких архивов долговременно хранимой информации. Кроме того, каждой прикладной программе приходилось решать проблемы именования частей данных и структуризации данных во внешней памяти.

Историческим шагом стал переход к использованию систем управления файлами. С точки зрения прикладной программы файл - это именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные. Правила именования файлов, способ доступа к данным, хранящимся в файле, и структура этих данных зависят от конкретной системы управления файлами и, возможно, от типа файла. Система управления файлами берет на себя распределение внешней памяти, отображение имен файлов в соответствующие адреса внешней памяти и обеспечение доступа к данным.

Любая задача обработки информации и принятия решений может быть представлена в виде схемы, показанной на рис. 1.1 .

Рис. 1.1.

Определение основных терминов

Дадим определения основных терминов. В качестве составных частей схемы выделяются информация (входная и выходная) и правила ее преобразования.

Правила могут быть в виде алгоритмов, процедур и эвристических последовательностей.

Алгоритм	- последовательность правил перехода от исходных данных к результату. Правила могут выполняться компьютером или человеком.
Данные	- совокупность объективных сведений.
Информация	- сведения, неизвестные ранее получателю информации, пополняющие его знания, подтверждающие или опровергающие положения и соответствующие убеждения. Информация носит субъективный характер и определяется уровнем знаний субъекта и степенью его восприятия. Информация извлекается субъектом из соответствующих данных.
Знания	- совокупность фактов, закономерностей и эвристических правил, с помощью которых решается поставленная задача.

Последовательность операций обработки данных называют информационной технологией (ИТ). В силу значительного количества информации в современных задачах она должна быть упорядочена. Существует два подхода к упорядочению.

1. Данные связаны с конкретной задачей (технология массивов) - упорядочение по использованию. Вместе с тем алгоритмы более подвижны (могут чаще меняться), чем данные. Это вызывает необходимость переупорядочения данных, которые к тому же могут повторяться в различных задачах.
2. В связи с этим предложена другая, широко используемая технология баз данных, представляющая собой упорядочение по хранению.

Под базой данных (БД) понимают совокупность хранящихся вместе данных при наличии такой минимальной избыточности, которая допускает их использование оптимальным образом для одного или нескольких приложений. Целью создания баз данных , как разновидности информационной технологии и формы хранения данных, является построение системы данных, не зависящих от принятых алгоритмов (программного обеспечения), применяемых технических средств и физического расположения данных в ЭВМ; обеспечивающих непротиворечивую и целостную информацию при нерегламентируемых запросах. БД предполагает многоцелевое ее использование (несколько пользователей, множество форм документов и запросов одного пользователя).

База знаний (БЗ) представляет собой совокупность БД и используемых правил, полученных от лиц, принимающих решения ( ЛПР ).

Наряду с понятием "база данных" существует термин " банк данных ", который имеет две трактовки.

1. В настоящее время данные обрабатываются децентрализовано (на рабочих местах) с помощью персональных компьютеров (ПК). Первоначально же использовалась централизованная обработка на больших ЭВМ. В силу централизации базу данных называли банком данных и потому часто не делают различия между базами и банками данных.
2. Банк данных - база данных и система управления ею (СУБД). СУБД (например, FoxPro) представляет собой приложение для создания баз данных как совокупности двумерных таблиц.

Банк данных (БнД)	- это система специально организованных данных, программных, языковых, организационных и технических средств, предназначенных для централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.
Базы данных (БД)	- это именованная совокупность данных, отображающая состояние объектов и их отношения в рассматриваемой предметной области. Характерной чертой баз данных является постоянство: данные постоянно накапливаются и используются; состав и структура данных, необходимы для решения тех или иных прикладных задач, обычно постоянны и стабильны во времени; отдельные или даже все элементы данных могут меняться - но и это есть проявления постоянства - постоянная актуальность.
Система управления базами данных (СУБД)	- это совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.

Иногда в составе банка данных выделяют архивы. Основанием для этого является особый режим использования данных, когда только часть данных находится под оперативным управлением СУБД. Все остальные данные обычно располагаются на носителях, оперативно не управляемых СУБД. Одни и те же данные в разные моменты времени могут входить как в базы данных, так и в архивы. Банки данных могут не иметь архивов, но если они есть, то в состав банка данных может входить и система управления архивами.

Эффективное управление внешней памятью являются основной функцией СУБД . Эти обычно специализированные средства настолько важны с точки зрения эффективности, что при их отсутствии система просто не сможет выполнять некоторые задачи уже по тому, что их выполнение будет занимать слишком много времени. При этом ни одна из таких специализированных функций не является видимой для пользователя. Они обеспечивают независимость между логическим и физическим уровнями системы: прикладной программист не должен писать программы индексирования, распределять память на диске и т. д.

Основные требования, предъявляемые к банкам данных

Развитие теории и практики создания информационных систем, основанных на концепции баз данных, создание унифицированных методов и средств организации и поиска данных позволяют хранить и обрабатывать информацию о все более сложных объектах и их взаимосвязях, обеспечивая многоаспектные информационные потребности разных пользователей. Основные требования, предъявляемые к банкам данных, можно сформулировать так:

• Многократное использование данных: пользователи должны иметь возможность использовать данные различным образом.
• Простота: пользователи должны иметь возможность легко узнать и понять, какие данные имеются в их распоряжении.
• Легкость использования: пользователи должны иметь возможность осуществлять (процедурно) простой доступ к данным, при этом все сложности доступа к данным должны быть скрыты в самой системе управления базами данных.
• Гибкость использования: обращение к данным или их поиск должны осуществляться с помощью различных методов доступа.
• Быстрая обработка запросов на данные: запросы на данные должны обрабатываться с помощью высокоуровневого языка запросов , а не только прикладными программами, написанными с целью обработки конкретных запросов.
• Язык взаимодействия конечных пользователей с системой должен обеспечивать конечным пользователям возможность получения данных без использования прикладных программ.

База данных - это основа для будущего наращивания прикладных программ: базы данных должны обеспечивать возможность быстрой и дешевой разработки новых приложений.

• Сохранение затрат умственного труда: существующие программы и логические структуры данных не должны переделываться при внесении изменений в базу данных.
• Наличие интерфейса прикладного программирования: прикладные программы должны иметь возможность просто и эффективно выполнять запросы на данные; программы должны быть изолированными от расположения файлов и способов адресации данных.
• Распределенная обработка данных: система должна функционировать в условиях вычислительных сетей и обеспечивать эффективный доступ пользователей к любым данным распределенной БД, размещенным в любой точке сети.
• Адаптивность и расширяемость: база данных должна быть настраиваемой, причем настройка не должна вызывать перезаписи прикладных программ. Кроме того, поставляемый с СУБД набор предопределенных типов данных должен быть расширяемым - в системе должны иметься средства для определения новых типов и не должно быть различий в использовании системных и определенных пользователем типов.
• Контроль целостности данных: система должна осуществлять контроль ошибок в данных и выполнять проверку взаимного логического соответствия данных.
• Восстановление данных после сбоев: автоматическое восстановление без потери данных транзакции. В случае аппаратных или программных сбоев система должна возвращаться к некоторому согласованному состоянию данных.
• Вспомогательные средства должны позволять разработчику или
• Лингвистические средства;
• Программные средства;
• Технические средства;
• Организационно-административные подсистемы и нормативно-методическое обеспечение.

Организационно-методические средства - это совокупность инструкций, методических и регламентирующих материалов, описаний структуры и процедуры работы пользователя с СУБД и БД.

Пользователи БД и СУБД

Пользователей (СУБД) можно разделить на две основные категории: конечные пользователи ; администраторы баз данных .

Особо следует поговорить об администраторе базы данных (АБД). Естественно, что база данных строится для конечного пользователя (КП). Однако первоначально предполагалось, что КП не смогут работать без специалиста-программиста, которого назвали администратором базы данных. С появлением СУБД они взяли на себя значительную часть функций АБД, особенно для БД с небольшим объемом данных. Однако для крупных централизованных и распределенных баз данных потребность в АБД сохранилась. В широком плане под АБД понимают системных аналитиков, проектировщиков структур данных и информационного обеспечения, проектировщиков технологии процессов обработки, системных и прикладных программистов, операторов, специалистов в предметной области и по техническому обслуживанию. Иными словами, в крупных базах данных это могут быть коллективы специалистов. В обязанности АБД входит:

1. анализ предметной области, статуса информации и пользователей;
2. проектирование структуры и модификация данных;
3. задание и обеспечение целостности;
4. защита данных;
5. обеспечение восстановления БД;
6. сбор и статистическая обработка обращений к БД, анализ эффективности функционирования БД;
7. работа с пользователем.

Краткие итоги

Базы данных (БД) - это именованная совокупность данных, отображающая состояние объектов и их отношения в рассматриваемой предметной области.

Система управления базами данных (СУБД) - это совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.

Основные требования, предъявляемые к банкам данных: многократное использование данных, простота, легкость использования, гибкость использования, быстрая обработка запросов на данные, язык взаимодействия.

Пользователей (СУБД) можно разделить на две основные категории: конечные пользователи; администраторы баз данных.

Вопросы для самопроверки

• Дайте определение базы данных.
• Дайте определение банка данных.
• Назовите две трактовки банка данных.
• Что такое система управления базой данных?
• Основные требования, предъявляемые к банку данных.
• Что такое данные, информация, знания?
• Пользователи СУБД и БД?
• Основные функции администратора БД.
• Что обеспечивает возможность быстрой и дешевой разработки новых приложений?

База данных – это организованная структура, предназначенная для хранения информации. В современных базах данных хранятся не только данные, но и информация.

Это определение легко пояснить, если, например, рассмотреть базу данных крупного банка. В ней есть все необходимые сведения о клиентах, их адреса, кредитные истории, состояние расчетных счетов, финансовые операции и т.д. Доступ к этой базе данных имеется у достаточно большого количества сотрудников банка, но среди них вряд ли найдется такое лицо, которое имеет доступ ко всей базе полностью и при этом способно единолично вносить в нее произвольные изменения. Кроме данных, база содержит методы и средства, позволяющие каждому из сотрудников оперировать только с теми данными, которые входят в его компетенцию. В результате взаимодействия данных, содержащихся в базе, с методами, доступными конкретным сотрудникам, образуется информация, которую они потребляют и на основании которой в пределах собственной компетенции производят ввод и редактирование данных.

С понятием базы данных тесно связано понятие системы управления базой данных. Это комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнение ее содержимым, редактирования содержимого и визуализации информации. Под визуализацией информации базы понимается отбор отображаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устройства вывода или передачи по каналам связи.

В мире существует множество систем управления базами данных. Несмотря на то, что они могут по-разному работать с разными объектами и предоставляют пользователю различные функции и средства, большинство СУБД опираются на единый устоявшийся комплекс основных понятий. Это дает возможность рассмотреть одну систему и обобщить ее понятия, приемы и методы на весь класс СУБД. В качестве такого учебного объекта можно взять СУБД Microsoft Access, входящую в пакет Microsoft Office.

Состав СУБД

Язык описания данных (ЯОД) – средства описания данных в БД и связей между ними. Средствами этого языка описывается структура БД, форматы записей, пароли, защищающие данные.

Язык манипулирования данными (ЯМД) – язык для выполнения операций над данными, позволяющий менять их строение.

Для различных СУБД реализация этих уровней языков может быть различной. В одних случаях ЯОД и ЯМД требует составления пользователем программы полностью “вручную”, в других (что отражает современную тенденцию) в СУБД присутствуют средства визуальной (зримой, наглядной) разработки программ. Для этого в современных СУБД имеются редакторы экранных форм, отчетов. “Кирпичиками” (инструментами) таких редакторов являются поля различных видов (поля ввода, поля вывода, вычисляемые поля), процедуры обработки различных типов (формы ввода, таблицы, отчеты, запросы). На основании созданных пользователем объектов программы – генераторы формируют программный код на языке конкретной машины или на промежуточном языке.

Структура простейшей базы данных

Если даже в базе нет никаких данных (пустая база), то это все равно полноценная база данных. Этот факт имеет методическое значение. Хотя данных в базе и нет, но информация в ней все-таки есть – это структура базы, которая определяет методы занесения данных и хранения их в базе. Простейший «некомпьютерный» вариант базы данных – деловой ежедневник, в котором каждому календарному дню выделено по странице. Даже если в нем не записано ни строки, он не перестает быть ежедневником, поскольку имеет структуру, четко отличающую его от записных книжек, рабочих тетрадей и прочей писчебумажной продукции.

Базы данных могут содержать различные объекты. Основными объектами любой базы данных являются ее таблицы. Простейшая база данных имеет хотя бы одну таблицу. Соответственно, структура простейшей базы данных тождественно равна структуре ее таблицы.

Структуру двумерной таблицы образуют столбцы и строки. Их аналогами в простейшей базе данных являются поля и записи. Если записей в таблице пока нет, значит, ее структура образована только набором полей. Изменив состав полей базовой таблицы (или их свойства), мы изменяем структуру базы данных и, соответственно, получаем новую базу данных.

Свойства полей базы данных

Поля базы данных не просто определяют структуру базы – они еще определяют групповые свойства данных, записываемых в ячейки, принадлежащие каждому из полей. Ниже перечислены основные свойства полей таблиц баз данных на примере СУБД Microsoft Access.

Имя поля – определяет, как следует обращаться к данным этого поля при автоматических операциях с базой (по умолчанию имена полей используются в качестве заголовков столбцов таблиц).

Тип поля – определяет тип данных, которые могут содержаться в данном поле.

Размер поля – определяет предельную длину (в символах) данных, которые могут размещаться в данном поле.

Формат поля – определяет способ форматирования данных в ячейках, принадлежащих полю.

Маска ввода – определяет форму, в которой вводятся данные в поле (средство автоматизации ввода данных).

Подпись – определяет заголовок столбца таблицы для данного поля (если подпись не указана, то в качестве заголовка столбца используется свойство Имя поля).

Значение по умолчанию – то значение, которое вводится в ячейки поля автоматически (средство автоматизации ввода данных).

Условие на значение – ограничение, используемое для проверки правильности ввода данных (средство автоматизации ввода, которое используется, как правило, для данных, имеющих числовой тип, денежный тип или тип даты).

Сообщение об ошибке – текстовое сообщение, которое выдается автоматически при попытке ввода в поле ошибочных данных.

Обязательное поле – свойство, определяющее обязательность заполнения данного поля при наполнении базы.

Пустые строки – свойство, разрешающее ввод пустых строковых данных (от свойства Обязательное поле отличается тем, что относится не ко всем типам данных, а лишь к некоторым, например к текстовым).

Индексированное поле – если поле обладает этим свойством, то все операции, связанные с поиском или сортировкой записей по значению, хранящемуся в данном поле, существенно ускоряются. Кроме того, для индексированных полей можно сделать так, что значение в записях будут проверяться по этому полю на наличие повторов, что позволяет автоматически исключить дублирование данных.

Поскольку в разных полях могут содержаться данные разного типа, то и свойства у полей могут различаться в зависимости от типа данных. Так, например, список вышеуказанных свойств полей относится в основном к полям текстового типа. Поля других типов могут иметь или не иметь эти свойства, но могут добавлять к ним и свои. Например, для данных, представляющих действительные числа, важным свойством является количество знаков после десятичной запятой. С другой стороны, для полей, используемых для хранения рисунков, звукозаписей, видео клипов и других объектов OLE, большинство вышеуказанных свойств не имеют смысла.

Типы данных

Таблицы баз данных, как правило, допускают работу с гораздо большим количеством разных типов данных. Так, например, базы данных Microsoft Access работают со следующими типами данных.

Текстовый – тип данных, используемый для хранения обычного неформатированного текста ограниченного размера (до 255 символов).

Числовой – тип данных для хранения действительных чисел.

Поле Мемо – специальный тип данных для хранения больших объемов текста (до 65 535 символов). Физически текст не хранится в поле. Он храниться в другом месте базы данных, а в поле храниться указатель на него, но для пользователя такое разделение заметно не всегда.

Дата/время – тип данных для хранения календарных дат и текущего времени.

Денежный - тип данных для хранения денежных сумм. Теоретически, для их записи можно было бы пользоваться и полями числового типа, но для денежных сумм есть некоторые особенности (например, связанные с правилами округления), которые делают более удобным использование специального типа данных, а не настройку числового типа.

Счетчик – специальный тип данных для уникальных (не повторяющихся в поле) натуральных чисел с автоматическим наращиванием. Естественное использование служит для порядковой нумерации записей.

Логический - тип для хранения логических данных (могут принимать только два значения, например Да или Нет).

Мастер подстановок – это не специальный тип данных. Это объект, настройкой которого можно автоматизировать ввод данных в поле так, чтобы не вводить их вручную, а выбирать их из раскрывающегося списка.

Безопасность баз данных

Базы данных – это тоже файлы, но работа с ними отличается от работы с файлами других типов, создаваемых прочими приложениями. Выше мы видели, что всю работу по обслуживанию файловой структуры берет на себя операционная система. Для базы данных предъявляются особые требования с точки зрения безопасности, поэтому в них реализован другой подход к сохранению данных.

Базы данных – это особые структуры. Информация, которая в них содержится, очень часто имеет общественную ценность. Нередко с одной и той же базой работают тысячи людей по всей стране. От информации, которая содержится в некоторых базах, может зависеть благополучие множества людей. Поэтому целостность содержимого базы не может и не должна зависеть ни от конкретных действий некоего пользователя, забывшего сохранить файлы перед выключением компьютера, ни от перебоев в электросети.

Проблема безопасности баз данных решается путем того, что в СУБД для сохранения информации используется двойной подход. В части операций, как обычно, участвует операционная система компьютера, но некоторые операции сохранения происходят в обход операционной системы.

Режимы работы с базами данных

Обычно с базами данных работаю две категории пользователей. Первая категория – проектировщики. Их задача состоит в разработке структуры таблиц базы данных и согласование ее с заказчиком. Кроме таблиц проектировщики разрабатывают и другие объекты базы данных, предназначенные, с одной стороны, для автоматизации работы с базой, а с другой стороны – для ограничения функциональных возможностей работы с базой (если это необходимо из соображений безопасности). Проектировщики не наполняют базу конкретными данными, (заказчик может считать их конфиденциальными и не предоставлять посторонним лицам). Исключение составляет экспериментальное наполнение модельными данными на этапе отладки объектов базы.

Вторая категория исполнителей, работающих с базами данных, - пользователи. Они получают исходную базу данных от проектировщиков и занимаются ее наполнением и обслуживанием. В общем случае пользователи не имеют средств доступа к управлению структурой базы – только к данным, да и то не ко всем, а к тем, работа с которыми предусмотрена на конкретном рабочем месте.

Соответственно СУБД имеет два режима работы: проектировочный и пользовательский. Первый режим предназначен для создания или изменения структуры базы и создание ее объектов. Во втором режиме происходит использование ранее подготовленных объектов для наполнения базы или получения данных из нее.

Объекты базы данных

Таблицы

Таблицы – это основные объекты любой базы данных. Во-первых, в них хранятся все данные, имеющиеся в базе, а во-вторых, таблицы хранят и структуру базы (поля, их типы и свойства).

Запросы

Эти объекты служат для извлечения данных из таблиц и предоставления их пользователю в удобном виде. С помощью запросов выполняют такие операции как отбор данных, их сортировку и фильтрацию, а так же можно преобразовывать данные по заданному алгоритму, создавать новые таблицы, выполнять автоматическое наполнения таблиц данными, импортированными из других источников и простейшие вычисления в таблицах и многое другое.

Формы

Если запросы – это специальные средства для отбора и анализа данных, то формы – это средства для ввода данных. Смысл их тот же – предоставить пользователю средства для заполнения только тех полей, которые ему положено заполнять. Одновременно с этим в форме можно разместить специальные элементы управления (счетчики, раскрывающиеся списки, переключатели, флажки и прочее) для автоматизации ввода. Преимущества форм раскрываются особенно наглядно, когда происходит ввод данных с заполненных бланков. В этом случае форму создают при помощи графических средств так, чтобы она повторяла оформление бланка – это заметно упрощает работу наборщика, снижает его утомление и предотвращает появление печатных ошибок.

Отчеты

По своим свойствам и структуре отчеты во многом похожи на формы, но предназначены только для вывода данных, причем для вывода не на экран, а на принтер. В связи с этим отчеты отличаются тем, что в них приняты специальные меры для группирования выводимых данных и для вывода специальных элементов оформления, характерных для печатных документов.

Страницы

Это специальные объекты баз данных, реализованных в последней версии СУБД Microsoft Access (Access 2000). Правда, более корректно их называют страницами доступа к данным. Физически это особый объект, выполненный в коде HTML, размещаемый на Web-странице и передаваемый клиенту вместе с ней. Сам по себе этот объект не является базой данных, но содержит компоненты, через которые осуществляется связь переданной Web-страницы с базой данных, остающейся на сервере. Пользуясь этими компонентами, посетитель Web-узла может просматривать записи базы в полях страницы доступа. Таким образом, страницы доступа к данным осуществляют интерфейс между клиентом, сервером и базой данных, размещенной на сервере. Эта база данных не обязательно должна быть базой данных Microsoft Access. Страницы доступа, созданные средствами Microsoft Access, посволяют работать также с базами данных Microsoft SQL Server.

Макросы и модули

Эти категории объектов предназначены как для автоматизации повторяющихся операций при работе с СУБД, так и для создания новых функций путем программирования. В СУБД Microsoft Access макросы состоят из последовательности внутренних команд СУБД и являются одним из средств автоматизации работы с базой. Модули создаются средствами внешнего языка програмирования, в данном случае, языка Visual Basic for Applications. Это одно из средств, с помощью которых разработчик базы может заложить в нее нестандартные функциональные возможности, удовлетворить специфические требования заказчика, повысить быстродействие системы управления, а также уровень ее защищенности.

Главная > Реферат

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский Государственный Университет

Реферат по теме:

«СУБД Access. Основные понятия. Таблицы. Запросы. Формы. Отчёты. Создание базы данных»

Выполнила студентка I курса группы «Экономика» Пантюхина Любовь Владимировна Руководитель: Кожич Павел Павлович Microsoft Access. Основные понятия. 5 Связи между таблицами. 7 Создание базы данных 10 Список использованной литературы 20

Введение

Автоматизированные банки данных уже давно стали неотъемлемой частью практически всех компьютерных систем управления на любом уровне – от отрасли до отдельного предприятия. Однако проектирование и создание базы данных (БД) до сих пор остаётся процессом, который скорее сродни искусству, чем науке. За прошедшие годы неизмеримо вырос уровень потребительских качеств систем управления базами данных (СУБД): разнообразие поддерживаемых функций, удобный для пользователя интерфейс, сопряжение с программными продуктами, возможность для работы в сети и др. Но изменения почти не коснулись того, что раньше называлось логическими структурами базы данных. Это формы, в которых пользователь представляет и хранит свою информацию. А ведь именно от них в немалой степени зависит удобство работы пользователя с базой данных: формулировка запроса, простота поиска данных, форма выдачи итоговой информации и другие операции.К настоящему времени накоплен значительный опыт проектирования банков данных. Это позволяет сделать процесс создания БД значительно более формализованным.Итак, речь идёт об информации, которая формируется и накапливается в компьютерных банках данных. В реальных условиях это понятие употребляется в двух различных значениях:

Информация, хранившаяся на бумажных носителях и сведённая в новый электронный банк данных Банк данных, который был создан ранее и используется до сих пор

Постепенно эта разница стирается. И это происходит при помощи использования БД (одним из наиболее универсальных БД является Microsoft Access, о котором и будет далее идти речь) путём реорганизации старых баз данных в новые и создание новых баз данных на основе неиспользованной информации.

Microsoft Access. Основные понятия.

Доктор Е. Ф. Кодд, служащий корпорации IBA, в 1970 году опубликовал в июньском выпуске журнала ассоциации по вычислительной технике (Association for Computing Machinery) статью под названием “A Relational Model of Data for Large Shared Databanks” («Реляционная модель организации данных для больших, совместно используемых банков данных»). Специальность доктора Кодда был раздел математики, называемый теорией множеств, в котором определено понятие отношений. Сам доктор определил отношение как имеющий название набор кортежей (записей или строк), который имеет атрибуты (поля или столбцы). Один из атрибутов должен содержать уникальное значение, которое позволило бы опознать каждый кортеж. Обычным термином для отношения является таблица, которую любой пользователь может легко себе представить как электронную таблицу.СУБД (система управления базой данных) является универсальным программным инструментом создания и обслуживания баз данных и приложений пользования в самых разных предметных областях. СУБД обеспечивает многоаспектный доступ к данным и использование одних и тех же данных различными задачами и приложениями пользователей. СУБД поддерживаются различные модели данных.Модель данных – это метод (принцип) логической организации данных, используемых СУБД. Наиболее известными являются иерархическая, сетевая и реляционная модели.В СУБД для персональных компьютеров поддерживается преимущественно реляционная модель , которую отличает простота и единообразие представления данных простейшими двумерными таблицами. Реляционная модель обеспечивает возможность использования в разных СУБД операций обработки данных, имеющих единую основу – алгебру отношений (реляционную алгебру), и универсального языка структурирования запросов – SQL (Structured Query Language). Основной логической структурной единицей манипулирования данными является строка таблицы – запись. Структура записи определяется составом входящих в неё полей. Совокупность полей записи соответствуют логически связанным реквизитам, характеризующим некоторую сущность предметной области. Типовыми функциями СУБД по манипулированию данными являются выборка, добавление, удаление, изменение данных.Выборка данных – выборка записей из взаимосвязанных таблиц в соответствии с заданными условиями.Добавление и удаление данных – добавление новых данных или удаление существующих.Изменение данных – модификация значений данных в полях существующих записей. Данные из одной или нескольких взаимосвязанных таблиц могут подвергаться обработке. В операциях обработки относятся расчёты в пределах каждой записи, группировка записей, обработка при помощи статистических функций.СУБД Microsoft Access является системой управления реляционной базой данных, включающей все необходимые инструментальные средства для создания локальной базы данных.Средства графического конструирования позволяют пользователю создавать объекты базы данных и объекты приложений с помощью многочисленных графических элементов, не прибегая к программированию.Диалоговые средства представлены разнообразными мастерами, которые в режиме ведения диалога с пользователем позволяют создавать объекты и выполнять разнообразные функции по реорганизации и преобразованию базы данных.Среди многочисленных средств графического конструирования и диалоговых средств Microsoft Access следует выделить средства для создания:

Таблиц и схем базы данных Запросов выборки, отбирающих и объединяющих данные нескольких таблиц в одну виртуальную таблицу, которая может использоваться во многих задачах приложения Запросов на изменение данных базы Экранных форм , предназначенных для ввода, просмотра и обработки данных в диалоговом режиме Отчётов , предназначенных для просмотра и вывода на печать данных из базы данных и результатов их обработки в удобном для пользователя виде Страниц доступа к данным, обеспечивающих работу с базами данных в Интернете и локальной сети

Базы данных являются организованной на машинном носителе совокупностью взаимосвязанных данных, и содержит сведения о различных сущностях одной предметной области.

Таблицы

Реляционная база данных представляет собой множество взаимосвязанных двумерных таблиц. Совокупность реляционных таблиц, между которыми установлена связь, образуют логическую структуру реляционной базы данных. В таблицах реляционной базы данных должна сохраняться все данные, необходимые для решения задач предметной области, причём каждый элемент данных должен храниться в базе только в одном экземпляре. Поэтому таблицы являются основой базы данных. Таблицы содержат описание реальных объектов. Для создания таблиц соответствующих реляционной модели данных, используется процесс, называемый нормализацией данных. Нормализация – это удаление из таблицы повторяющихся данных путём их переноса в новые таблицы.Структура реляционной таблицы определяется составом полей. Каждое поле определяет определённую характеристику сущности. Таблицы состоят из строк и столбцов . Содержимое поля указывается в столбце таблицы, в которых сохраняются свойства объектов, которые отражены в таблице. Столбец содержит записи одного типа. Содержание таблицы заключается в её строках, однотипных по структуре. Каждая строка содержит данные о конкретном экземпляре сущности и называется записью.Для таблиц обычно используется режим таблицы, предназначенный для ввода данных, и режим конструктора, позволяющий просмотреть и модифицировать структуру таблицы. Переход от одного режима к другому производится щелчком на кнопке Вид (View). После того, как выбран набор таблиц, необходимый для создания базы данных, определены поля таблиц, следует выбрать уникальные поля. Уникальные поля – это такие поля, в которых значения не могут повторяться. Поле, по значению которого можно идентифицировать запись в таблице, называется первичным ключом . В качестве первичного ключа может выступать порядковый номер записи, артикул товара и т.д. Если первичные ключ не будет выбран, Access проинформирует об этом и предложит указать ключевое поле, отказываться от этого предложения не стоит, потому что в случае связывания таблиц в любом случае придется решить эту задачу и установить первичный ключ.

Связи между таблицами.

В нормализованной реляционной базе данных связь двух таблиц характеризуется отношениями записей типа один-к-одному , один-ко-многим , многие-к-многим . Отношение один-к-одному предполагает, что каждой записи одной таблицы соответствует одна запись в другой. Отношение один-ко-многим предполагает, что каждой записи первой таблицы соответствует много записей другой таблицы, но каждой записи второй таблицы соответствует только одна запись в первой. Соответственно, связь многие-к-многим – это связь многих записей одной таблицы ко многим записям другой.Для двух таблиц, находящихся в отношении один-ко-многим, устанавливается связь по уникальному ключу таблицы, представляющей в отношении сторону «один», - главной таблицы в связи. Во второй таблице, представляющей в отношении сторону «многие» и называемой подчинённой, этот ключ связи может быть либо частью уникального ключа, либо не входить в состав ключа. В подчинённой таблице ключ связи называется ещё внешним ключом .

Формы

Формы являются наиболее удобным средством отображения данных в таблице. Преимущество формы для ввода данных состоит в простоте и наглядности. Ещё одним преимуществом формы является то, что в формах на экран выводится вся информация, в то время как в запросах и таблицах часть информации может выходить за пределы экрана.При помощи формы, а в частности при помощи фильтра, можно отображать лишь те поля, которые содержат необходимую информацию. Формы также можно конструировать, т.е. изменять их внешний вид.Форма, в сущности, представляет собой окно, куда можно поместить элементы управления, предназначенные для ввода и отображения данных.Форма состоит из главной формы, базирующейся на определённой таблице. Помимо этого, форма может включать подчинённые формы, связанные с другими таблицами. Основными элементами формы являются надписи, в которых указывается текст, непосредственно отображающийся в форме, и поля, содержащие значение полей таблицы.Access позволяет использовать автоформы пяти видов: табличная, ленточная, в столбец, сводная таблица и сводная диаграмма. Ленточная форма содержит несколько записей, которая выглядит более привлекательно, чем табличного вида. Автоформа в столбец отображает в определённый момент только одну запись, для перехода к другой записи используется панель навигации, расположенной в нижней части формы. Если создаётся форма, предназначенная для ввода или редактирования записей, то наиболее подходящим типом является автоформа в столбец, если форма используется для просмотра информации многими пользователями, то лучше использовать табличный или ленточный вид, т.к. они выглядят более привлекательно. Такие автоформы, как сводная таблица и сводная диаграмма , обеспечивают расширенные возможности представления данных, однако при их создании необходимо дополнительно выполнить ряд операций.

Запросы

Запросы используются для выборки из базы данных информации, необходимой для пользователя. Под выборкой будем понимать динамическую таблицу с записями данных, которые удовлетворяют соответствующим условиям. Запросы обеспечивают быстрый и эффективный доступ к данным, хранящимся в таблице. Благодаря запросам можно не только выполнить сортировку или вычислить выражение, но и свести данные из связанных таблиц. Запросы не хранятся базой данных, информация храниться лишь в таблицах. Но полученная в результате запроса таблица может использоваться в качестве источника данных в формах отчётах и других запросах. Можно ввести поправки в запрос, которые отобразятся в соответствующей таблице.В таблице данные всегда отсортированы по первичному ключу. Чтобы выполнить сортировку по иным критериям, используются запросы.Как правило, при составлении таблиц нужно стараться не нагромождать их данными. Создание вычисляемого поля осуществляется путём простого ввода выражений для вычисления в пустом столбце бланка запроса. В квадратные скобки заключаются только имена полей. В результате запроса, в таблице присутствует поле, в котором находится результат вычисления.Запросы можно разделить на несколько типов: по результатам их действий , особенностям их выполнения , по способу формирования . Чаще всего используются стандартные запросы выбора , используемые для того, чтобы отобрать и представить в виде таблицы интересующие пользователя данные. Нарду со стандартными запросами выбора, можно выделить запросы на выполнение действий , которые используются для создания новых таблиц базы данных.Наиболее часто встречающимися запросами являются запросы с итогами, с параметром и на вычисление. Запрос с параметром представляет собой запрос на выборку, который отображает диалоговое окно, предназначенное для ввода параметров запроса. Для создания такого запроса в строке Условие отбора в квадратных скобках указывается необходимый параметр. Запрос с итогами – это запрос на выборку, который предназначен не для отображения содержимого записей, а для выполнения итоговых вычислений над хранящимися в них данными.

Отчёты

Отчёты позволяют представить данные в требуемом виде. Средства Microsoft Access по разработке отчётов предназначены для конструирования макета отчётов, в соответствии с которым может быть осуществлён вывод данных в виде печатного документа.Отчёты очень похожи на формы. При работе над отчётом можно использовать те же области, что и при создании таблиц.Microsoft Access выводит верхний колонтитул вверху страницы, то же происходит и с нижним колонтитулом. Заголовок печатается один раз в начале, а примечание – в конце. Пользователь может определить несколько полей, по которым проводится группировка данных.Большинство отчётов по своему внешнему виду относятся к ленточным или отчётам в столбец . Отчёт в столбец вводит данные каждого поля в отдельной строке, в результате чего они организуются в один столбец. Такой вариант более широко используется для вывода отчёта в напечатанном виде.

Создание базы данных

Для того, чтобы создать базу данных при помощи Microsoft Access, необходимо продумать её структуру, определиться с количеством и составом входящих в базу таблиц, создать необходимые формы, запросы и соответствующие отчёты.Для наглядного примера рассмотри, как виртуальная фирма «Глобал програмс» создаёт свою базу данных.После открытия приложения Microsoft Access выбираем соответствующий вкладыш, предлагающий нам создать новую базу данных. (Сохраняем созданную базу данным, присваивая ей уникальное имя, в нашем случае – «Глобал програмс» ).

Нам необходимо создать ряд таблиц: Сотрудники, Товары, Услуги, Контакты. В открывшемся окне выбивает вкладыш «Таблицы» «Создание таблиц в режиме конструктора» Заполняем соответствующие поля, присваиваем им тип (в данном случае все поля получили Текстовый тип , кроме поля «ПорядковыйНомер», который имеет тип Счётчик , который позволит назначить каждой записи свой номер). Выбираем ключевое поле («ПорядковыйНомер», потому что оно имеет тип Счётчик)

Заполняем таблицу в парадном режиме

Подобным образом создаём все необходимые таблицы

После создания соответствующих таблиц приступаем к созданию форм, которые безусловно упростят добавление, изменение и просмотр данных, а также помогут менее опытным сотрудникам совладать с имеющейся базой данных.

В открытом окне выбираем вкладыш «Формы» Необходимые формы будем создавать при помощи мастера форм

для этого выберем таблицы, для которых нам необходимы формы (допустим, это таблицы «Сотрудники» и «Товары»)

при помощи значка >/>> выбираем поля, которые будут использоваться в формена следующем этапе выбираем вид формы, стиль оформления, задаём имя формы и выводим готовую форму

То же самое проделываем для оставшихся форм

Как упоминалось выше, использование форм делает работу с таблицами более простой и приятной. Благодаря разнообразию стилей оформления, каждый может оформить форму на свой вкус.Следующим шагом в создании нашей базы данных станет создание запросов. Создание запросов является одним из самых важных и сложных этапов в работе с базой данных.

Для нашей фирмы необходимо создать два запроса Выбираем в открытом окне вкладыш «Запросы» Запросы мы будем создавать в режиме конструктора Добавляем необходимые таблицы

Проводим сортировку, фильтрацию и выборку по определённым условиям

В Поле добавляем необходимые поля из имеющихся таблиц; в поле Сортировка можно отсортировать данные по возрастанию/убыванию; в одном из свободных полей можно, путём выбора команды построить из контекстного меню, ввести выражение, которое будет подсчитывать, и выводить на экран необходимые сведенияИ последним этапом создания нашей базы данных станет составление отчёта о продаже каждым сотрудником товаров и о прибыли полученной нашей фирмой.

Выбираем вкладыш «Отчёты» Отчёты будем создавать при помощи мастера Выбираем таблицу/запрос, по которым мы будем делать отчёт

Оформляем полученный документ

В режиме просмотра, выводим готовый отчёт

Вывод

В данной работе была рассмотрена характеристика электронный баз данных, их структура, особенности и преимущества. С помощью наглядного материала были описаны основные понятия и этапы в составлении электронного банка данных, а также необходимость обладания навыком использования БД. На самом деле, на больших предприятиях и не только, объём информации настолько велик, что хранить его в простом бумажном виде не только накладно, но и неудобно. А при помощи БД можно структурировать, дополнять, обновлять, корректировать, просматривать любую информацию в достаточно удобном виде.БД (а в нашем случае Microsoft Access) являются грандиозным открытием. Знание пользователя электронных банков данных помогает повысить свою квалификацию. Наиболее востребованной способностью в XXI веке при приёме на работу является умение работы с Office, в частности с его приложением – Access.

Список использованной литературы

Microsoft Access 2002, М., 2002 Дженнингс Р., Использование Microsoft Access 2002, М., 2002 Пасько В., Access 97, Киев, 1997 Бекаревич Ю. Б., Microsoft Access 2003, СПб., 2004 Бемер С., MS Access 2.0, СПб., 1995 Манс В., Microsoft Access 2.0. Локальная версия, М., 1995 Дубнов П. Ю., Access 2002, М., 2004 Фролов И. М., Энциклопедия Microsoft Office 2003, М., 2004 Иванов В., Microsoft Office System 2003. Русская версия, СПб., 2004 Палмер С., Access 2 для «чайников», Киев, 1995

1. Система управления базами данных это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания, обработки баз данных и поддержания их в актуальном состоянии

   Решение

   База данных – это организованная структура, предназначенная для хранения информации. Систему управления базой данных (СУБД) можно определить как комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры базы данных, заполнения

2. Документ

   Для студентов дневных и вечерних факультетов технических вузов, изучающих автоматизированные информационные системы и системы управления базами данных.

3. Рабочая программа дисциплина базы данных направление

   Рабочая программа

   Рабочая программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования направления подготовки дипломированного специалиста 654600 – Информатика и вычислительная техника, специальности

4. Методические указания для выполнения курсового проекта по дисциплине «Базы данных»

   Методические указания

   Соответствует государственным требованиям к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности 230105 среднего профессионального образования

5. Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление подготовки 032700 Филология (2)

   Основная образовательная программа

   1.1. Основная образовательная программа (ООП) бакалавриата, реализуемая вузом по направлению подготовки 032700 Филология и профилю подготовки Отечественной филологии (Башкирский язык и литература).

Введение

Системы баз данных сегодня являются основой построения большинства информационных систем и используются при автоматизации практически всех сфер человеческой деятельности. Например, доступ к базе данных необходим при работе с библиотечной информационной системой, содержащей сведения обо всех книгах, имеющихся в библиотеке, ее читателях, заявках на бронирование книг и т.д. В ней обычно содержатся средства, позволяющие читателям находить нужную им книгу по названию, фамилиям авторов или указанной тематике. С помощью такого рода систем организуется учет движения книг, другие операции, необходимые в библиотечной деятельности.

В ВУЗе могут существовать базы данных с информацией о студентах, профессорско-преподавательском составе, факультетах и кафедрах, др. данные, необходимые для функционирования так называемых комплексных информационно-аналитических систем и их подсистем (учета кадров, бухгалтерской, документооборота, информационного обеспечения учебной деятельности и т.п.).

Базы данных по народонаселению содержат сведения о жителях города, региона и т.п., необходимые для функционирования систем налогообложения, здравоохранения, образования, социальной защиты, др.

1. Основные понятия баз данных

Банк данных - это автоматизированная система, пред­ставляющая совокупность информационных, программных, техниче­ских средств и персонала, обеспечивающих хранение, накопление, об­новление, поиск и выдачу данных. Главными составляющими банка данных являются база данных и программный продукт, называе­мый системой управления базой данных (СУБД).

База данных - это специальным образом организованное хра­нение информационных ресурсов в виде интегрированной совокупности файлов, обеспечивающей удобное взаимодействие между ними и быст­рый доступ к данным.

База данных - это динамичный объект, меняющий значения при изменении состояния отражаемой предметной области (внешних условий по отношению к базе). Под предметной обла­стью понимается часть реального мира (объектов, процессов), ко­торая должна быть адекватно, в полном информационном объеме представлена в базе данных. Данные в базе организуются в единую целостную систему что обеспечивает более производительную ра­боту пользователей с большими объемами данных.

Система управления базой данных (СУБД) – это программное обеспечение, с помощью которого пользователи могут определять, создавать и поддерживать базу данных, а также осуществлять к ней контролируемый доступ. СУБД взаимодействует с прикладными программами пользователя и базой данных и обладает приведенными ниже возможностями:

· Позволяет определять базу данных, что обычно осуществляется с помощью языка определения данных (DDL - Data Definition Language). Язык DDL предоставляет пользователям средства указания типа данных и их структуры, а также средства задания ограничений для информации, хранимой в базе данных.

· Позволяет вставлять, обновлять, удалять и извлекать информацию из базы данных, что обычно осуществляется с помощью языка управления данными (DML - Data Manipulation Language). Наличие централизованного хранилища всех данных и их описаний позволяет использовать язык DML как общий инструмент организации запросов, который иногда называют языком запросов.

· Предоставляет контролируемый доступ к базе данных с помощью: системы обеспечения безопасности, предотвращающей несанкционированный доступ к базе данных со стороны пользователей; системы поддержки целостности данных, обеспечивающей непротиворечивое состояние хранимых данных; системы управления параллельной работой приложений, контролирующей процессы их совместного доступа к базе данных; системы восстановления, позволяющей восстановить базу данных до предыдущего непротиворечивого состояния, нарушенного в результате сбоя аппаратного или программного обеспечения; доступного пользователям каталога, содержащего описание хранимой в базе данных информации.

Кроме важнейших составляющих базы данных и СУБД, банк данных включает и ряд других составляющих. Остановимся на их рассмотрении.

Языковые средства включают языки программирования, языки запросов и ответов, языки описания данных.

Методические средства - это инструкции и рекомендации по созданию и функционированию банка данных, выбору СУБД.

Технической основой банка данных является ЭВМ, удовлетворяющая оп­ределенным требованиям по своим техническим характеристикам.

Обслуживающий персонал включает программистов, инженеров по техническому обслуживанию ЭВМ, административный аппарат, в том числе администратора базы данных. Их задача - контроль за работой банка данных, обеспечение совместимости и взаимодействия всех состав­ляющих, а также управление функционированием банка данных, контроль за качеством информации и удовлетворение информационных по­требностей. В минимальном варианте все эти функции для пользо­вателя могут обеспечиваться одним лицом или выполняться орга­низацией, поставляющей программные средства и выполняющей их поддержку и сопровождение.

Особую роль играет администратор базы или банка данных. Администратор управляет данными, персоналом, обслужи­вающим банк данных. Важной задачей администратора базы данных является защита данных от разрушения, несанкционированного и некомпетентного доступа. Администратор предоставляет пользователям большие или меньшие полномочия на доступ ко всей или части базы. Для вы­полнения функций администратора в СУБД предусмотрены раз­личные служебные программы. Администрирование базой данных предусматривает выполнение функций обеспечения надежной и эффективной работы базы данных, удовлетворение информационных по­требностей пользователей, отображение в базе данных динамики предметной области.

Главными пользователями баз и банков данных являются ко­нечные пользователи , т.е. специалисты, ведущие различные участки экономической работы. Их состав неоднороден, они различаются по квалификации, степени профессионализма, уровню в системе управления: главный бухгалтер, бухгалтер, операционист, началь­ник кредитного отдела и т.д. Удовлетворение их информационных потребностей - это решение большого числа проблем в организа­ции внутримашинного информационного обеспечения.

Специальную группу пользователей банка данных образуют прикладные программисты. Обычно они играют роль посредников между базой данных и конечными пользователями, так как создают удобные пользовательские программы на языках СУБД. Централизованный характер управления данными вызывает необходимость администрирования такой сложной системы, как банк данных.

Преимущества работы с банком данных для пользователя окупают затраты и издержки на его создание, так как:

Повышается производительность работы пользователей, дос­тигается эффективное удовлетворение их информационных потребностей;

Централизованное управление данными освобождает при­кладных программистов от организации данных, обеспечива­ет независимость прикладных программ от данных;

Развитая организация базы данных позволяет выполнять разнообраз­ные нерегламентированные запросы, новые приложения;

Снижаются затраты не только на создание и хранение дан­ных, но и на их поддержание в актуальном и динамичном со­стоянии; уменьшаются потоки данных, циркулирующих в системе, сокращается их избыточность и дублирование.

Как банк данных, так и база данных могут быть сосредоточены на одном компьютере или распределены между несколькими ком­пьютерами. Для того чтобы данные одного исполнителя были дос­тупны другим и наоборот, эти компьютеры должны быть соедине­ны в единую вычислительную систему с помощью вычислительных сетей.

Банк и база данных, расположенные на одном компьютере, на­зываются локальными, а на нескольких соединенных сетями ПЭВМ называются распределенными. Распределенные банки и базы данных более гибки и адаптивны, менее чувствительны к выходу из строя оборудования.

Назначение локальных баз и банков данных организации бо­лее простого и дешевого способа информационного обслуживания пользователей при работе с небольшими объемами данных и ре­шении несложных задач.

Локальные базы данных эффективны при работе одного или нескольких пользователей, когда имеется возможность согласова­ния их деятельности административным путем. Такие системы просты и надежны за счет своей локальности и организационной независимости.

Назначение распределенных баз и банков данных состоит в предоставлении более гибких форм обслуживания множеству удаленных пользователей при работе со значительными объемами ин­формации в условиях географической или структурной разобщен­ности. Распределенные системы баз и банков данных обеспечивают широкие возможности по управлению сложных многоуровне­вых и многозвенных объектов и процессов.

Распределенная обработка данных позволяет разместить базу данных (или несколько баз) в различных узлах компьютерной сети. Таким образом, каждый компонент базы данных располагается по месту наличия техники и ее обработки. Например, при организа­ции сети филиалов какой-либо организационной структуры удобно обрабатывать данные в месте расположения филиала. Распределе­ние данных осуществляется по разным компьютерам в условиях реализации вертикальных и горизонтальных связей для организа­ций со сложной структурой.

Объективная необходимость распределенной формы организа­ции данных обусловлена требованиями, предъявляемыми конеч­ными пользователями:

Централизованное управление рассредоточенными информа­ционными ресурсами;

Повышение эффективности управления базами и банками данных и уменьшение времени доступа к информации;

Поддержка целостности, непротиворечивости и защиты дан­ных;

Обеспечение приемлемого уровня в соотношении «цена - производительность - надежность».

Распределенная система баз данных (или частей базы) позволя­ет в широких возможностях варьировать и поддерживать инфор­мационные ресурсы, избегая узких мест, сдерживающих произво­дительность пользователя, и добиваться максимальной эффектив­ности использования информационных ресурсов.

2. Функции СУБД

В этом разделе мы рассмотрим типы функций и служб (сервисов), которые должна обеспечивать типичная СУБД.

Хранение, извлечение и обновление данных. СУБД должна предоставлять пользователям возможность сохранять, извлекать и обновлять данные в базе данных. Это самая фундаментальная функция СУБД. Из предыдущего ясно, что способ реализации этой функции в СУБД должен позволять скрывать от конечного пользователя внутренние детали физической реализации системы (например, файловую организацию или используемые структуры хранения).

Каталог, доступный конечным пользователям. СУБД должна иметь доступный конечным пользователям каталог, в котором хранится описание элементов данных. Ключевой особенностью архитектуры ANSI-SPARC является наличие интегрированного системного каталога с данными о схемах, пользователях, приложениях и т.д. Предполагается, что каталог доступен как пользователям, так и функциям СУБД. Системный каталог, или словарь данных, является хранилищем информации, описывающей данные в базе данных (по сути, это - метаданные). В зависимости от типа используемой СУБД количество информации и способ ее применения могут варьироваться. Обычно в системном каталоге хранятся следующие сведения:

· имена, типы и размеры элементов данных;

· имена связей;

· накладываемые на данные ограничения поддержки целостности;

· имена санкционированных пользователей, которым предоставлено право доступа к данным;

· внешняя, концептуальная и внутренняя схемы и отображения между ними;

· статистические данные, например частота транзакций и счетчики обращений к объектам базы данных.

Системный каталог позволяет достичь определенных преимуществ, перечисленных ниже.

· Информация о данных может быть централизованно собрана и сохранена, что позволит контролировать доступ к этим данным, как и к любому другому ресурсу.

· Можно определить смысл данных, что поможет другим пользователям понять их предназначение.

· Упрощается сообщение, так как сохраняются точные определения смысла данных. В системном каталоге также могут быть указаны один или несколько пользователей, которые являются владельцами данных или обладают правом доступа к ним.

· Благодаря централизованному хранению избыточность и противоречивость описания отдельных элементов данных могут быть легко обнаружены.

· Внесенные в базу данных изменения могут быть запротоколированы.

· Последствия любых изменений могут быть определены еще до их внесения, поскольку в системном каталоге зафиксированы все существующие элементы данных, установленные между ними связи, а также все их пользователи.

· Меры обеспечения безопасности могут быть дополнительно усилены.

· Появляются новые возможности организации поддержки целостности данных.

· Может выполняться аудит сохраняемой информации.

Поддержка транзакций. СУБД должна иметь механизм, который гарантирует выполнение либо всех операций обновления данной транзакции, либо ни одной из них. Транзакция представляет собой набор действий, выполняемых отдельным пользователем или прикладной программой с целью доступа или изменения содержимого базы данных. Примерами простых транзакций может служить добавление в базу данных, удаление из нее или обновление сведений о том или ином объекте. Если во время выполнения транзакции произойдет сбой, база данных попадает в противоречивое состояние, поскольку некоторые изменения уже будут внесены, а остальные - еще нет. Поэтому все частичные изменения должны быть отменены для возвращения базы данных в прежнее, непротиворечивое состояние.

Сервисы управления параллельностью. СУБД должна иметь механизм, который гарантирует корректное обновление базы данных при параллельном выполнении операций обновления многими пользователями. При этом параллельный доступ сравнительно просто организовать, если все пользователи выполняют только чтение данных, поскольку в этом случае они не могут помешать друг другу. Однако, когда несколько пользователей одновременно получают доступ к БД, конфликт с нежелательными последствиями легко может возникнуть, например, если хотя бы один из них попытается обновить данные.

СУБД должна гарантировать, что при одновременном доступе к базе данных многих пользователей подобных конфликтов не произойдет.

Сервисы восстановления. При обсуждении поддержки транзакций упоминалось, что при сбое транзакции база данных должна быть возвращена в непротиворечивое состояние, что должно гарантироваться возможностями СУБД.

Сервисы контроля доступа к данным. СУБД должна иметь механизм, гарантирующий возможность доступа к базе данных только санкционированных пользователей. Термин "безопасность" относится к защите базы данных от преднамеренного или случайного несанкционированного доступа. Предполагается, что СУБД обеспечивает механизмы подобной защиты данных.

Поддержка обмена данными. СУБД должна обладать способностью к интеграции с коммуникационным программным обеспечением с целью организации доступа удаленных пользователей к централизованной БД (в рамках системы распределенной обработки).

Службы поддержки целостности данных. СУБД должна обладать инструментами контроля за тем, чтобы данные и их изменения соответствовали заданным правилам.

Целостность базы данных означает корректность и непротиворечивость хранимых данных и выражается в виде ограничений или правил сохранения непротиворечивости данных, которые не должны нарушаться в базе.

Службы поддержки независимости от данных. СУБД должна обладать инструментами поддержки независимости программ от структуры базы данных.

Понятие независимости от данных уже рассматривалось выше. Обычно она достигается за счет реализации механизма поддержки представлений или подсхем. Физическая независимость от данных достигается довольно просто, так как обычно имеется несколько типов допустимых изменений физических характеристик базы данных, которые никак не влияют на представления. Однако добиться полной логической независимости от данных сложнее. Как правило, система легко адаптируется к добавлению нового объекта, атрибута или связи, но не к их удалению. В некоторых системах вообще запрещается вносить любые изменения в уже существующие компоненты логической схемы.

Вспомогательные службы. СУБД должна предоставлять некоторый набор различных вспомогательных служб. Вспомогательные утилиты обычно предназначены для оказания помощи АБД в эффективном администрировании базы данных. Одни утилиты работают на внешнем уровне, а потому они, в принципе, могут быть созданы самим АБД, тогда как другие функционируют на внутреннем уровне системы и потому должны быть предоставлены самим разработчиком СУБД. Ниже приводятся некоторые примеры подобных утилит.

· Утилиты импортирования, предназначенные для загрузки базы данных из плоских файлов, а также утилиты экспортирования, которые служат для выгрузки базы данных в плоские файлы.

· Средства мониторинга, предназначенные для отслеживания характеристик функционирования и использования базы данных.

· Программы статистического анализа, позволяющие оценить производительность или степень использования базы данных.

· Инструменты реорганизации индексов, предназначенные для перестройки индексов и обработки случаев их переполнения.

· Инструменты сборки мусора и перераспределения памяти для физического устранения удаленных записей с запоминающих устройств, объединения освобожденного пространства и перераспределения памяти в случае необходимости.

3. Архитектура СУБД

В данном разделе рассмотрим различные типовые архитектурные решения, используемые при реализации многопользовательских СУБД, а именно: с телеобработкой, файл-серверными и клиент-серверными системами.

Телеобработка. Традиционной архитектурой многопользовательских систем раньше считалась схема, получившая название "телеобработки", при которой один компьютер был соединен с несколькими "неинтеллектуальными" терминалами так, как показано на рис. 1. С терминалов посылались сообщения пользовательским приложениям, в свою очередь, приложения обращались к необходимым службам СУБД. Таким же образом сообщения возвращались назад на пользовательский терминал. При такой архитектуре вся нагрузка возлагалась на центральный компьютер, который должен был выполнять не только действия прикладных программ и СУБД, но и значительную работу по обслуживанию терминалов (например, форматирование данных, выводимых на экраны терминалов).

В настоящее время в связи с развитием информационно-вычислительных сетей получили широкое распространение файл-серверные и клиент-серверные СУБД.

Рис 1. Топология архитектуры телеобработки

Файл - серверные системы. Системы данного типа функционируют в рамках локальных вычислительных сетей (ЛВС), управляемых ОС соответствующего типа. При этом файловый сервер содержит файлы, необходимые для работы приложений и самой СУБД. Однако пользовательские приложения и сама СУБД размещены и функционируют на отдельных рабочих станциях, и обращаются к файловому серверу только по мере необходимости получения доступа к нужным им файлами - как показано на рис. 2. Таким образом, файловый сервер функционирует просто как совместно используемый жесткий диск.

Рис 2. Архитектура с использованием файлового сервера

Очевидно, что архитектура с использованием файлового сервера обладает следующими основными недостатками:

· Большой объем сетевого трафика.

· На каждой рабочей станции должна находиться полная копия СУБД.

· Управление параллельностью, восстановлением и целостностью усложняется, поскольку доступ к одним и тем же файлам могут осуществлять сразу несколько экземпляров СУБД.

Клиент-серверные системы. При данном подходе предполагается существование клиентского процесса, требующего определенных ресурсов, а также серверного процесса, который эти ресурсы предоставляет. При этом совсем необязательно, чтобы они находились на одном и том же компьютере. На практике системы данного типа реализуются в рамках информационно-вычислительных сетей (не обязательно ЛВС) под управлением клиент-серверных ОС (см. рис. 3).

В контексте базы данных клиентская часть управляет пользовательским интерфейсом и логикой приложения, действуя как интеллектуальная рабочая станция, на которой выполняются приложения баз данных. Клиент принимает от пользователя запрос, проверяет синтаксис и генерирует запрос к базе данных на SQL или другом языке БД, который соответствует логике приложения. Затем он передает сообщение серверу, ожидает поступления ответа и форматирует полученные данные для представления их пользователю. Сервер принимает и обрабатывает запросы к базе данных, а затем передает полученные результаты обратно клиенту. Такая обработка включает проверку полномочий клиента, обеспечение требований целостности, поддержку системного каталога, а также выполнение запроса и обновление данных. Помимо этого, поддерживается управление параллельностью и восстановлением. Выполняемые клиентом и сервером операции приведены ниже.

Рис 3. Общая схема построения систем с архитектурой "клиент/сервер"

Клиент:

· Управляет пользовательским интерфейсом;

· Принимает и проверяет синтаксис введенного пользователем запроса;

· Выполняет приложение;

· Генерирует запрос к базе данных и передает его серверу;

· Отображает полученные данные пользователю.

Сервер:

· Принимает и обрабатывает запросы к базе данных со стороны клиентов;

· Проверяет полномочия пользователей;

· Гарантирует соблюдение ограничений целостности;

· Выполняет запросы/обновления и возвращает результаты клиенту;

· Поддерживает системный каталог;

· Обеспечивает параллельный доступ к базе данных;

· Обеспечивает управление восстановлением.

Этот тип архитектуры обладает приведенными ниже преимуществами.

· Обеспечивается более широкий доступ к существующим базам данных.

· Повышается общая производительность системы. Поскольку клиенты и сервер находятся на разных компьютерах, их процессоры способны выполнять приложения параллельно.

· Стоимость аппаратного обеспечения снижается. Достаточно мощный компьютер с большим устройством хранения нужен только серверу - для хранения и управления базой данных.

· Сокращаются коммуникационные расходы. Приложения выполняют часть операций на клиентских компьютерах и посылают через сеть только запросы к базе данных, что позволяет существенно сократить объем пересылаемых по сети данных.

· Повышается уровень непротиворечивости данных. Сервер может самостоятельно управлять проверкой целостности данных, поскольку все ограничения определяются и проверяются только в одном месте.

· Эта архитектура хорошо согласуется с архитектурой открытых систем.

· Данная архитектура может быть использована для организации средств работы с распределенными базами данных, т.е. с набором нескольких баз данных, логически связанных и распределенных в компьютерной сети.

Необходимо заметить, что в настоящее время данная архитектура рассматривается обычно в трехуровневом варианте, при котором функциональная часть прежнего, толстого (интеллектуального) клиента разделяется на две части. В трехуровневой архитектуре тонкий (неинтеллектуальный) клиент на рабочей станции управляет только пользовательским интерфейсом, тогда как средний уровень обработки данных управляет всей остальной логикой приложения. Третьим уровнем здесь является сepвep базы данных. Эта трехуровневая архитектура оказалась более подходящей для некоторых сред - например, для сетей Internet и intranet, где в качестве клиента может использоваться обычный Web-броузер.

Заключение

Таким образом, база данных – организованная структура, предназначенная для хранения информации. С понятием базы данных тесно связано понятие системы управления базой данных. Это комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнения ее содержимым, редактирования содержимого и визуализации информации. Банк данных является разновидностью информационной системы, в которой реализованы функции централизованного хранения и накопления обрабатываемой информации. Главными составляющими банка данных являются база данных и системы управления базами данных.

Основными пользователями баз и банков данных являются специалисты, ведущие различные участки экономической работы. Их состав неоднороден, они различаются по квалификации, степени профессионализма, уровню в системе управления: главный бухгалтер, бухгалтер, операционист, началь­ник кредитного отдела и т.д. Удовлетворение их информационных потребностей - это решение большого числа проблем в организа­ции внутримашинного информационного обеспечения.

В данной работе рассмотрены функции, которые должна обеспечивать типичная СУБД, а также различные типовые архитектурные решения, используемые при реализации многопользовательских СУБД, а именно: с телеобработкой, файл-серверными и клиент-серверными системами.

Список литературы

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: справочник /под ред. Ю. Колесникова. – СПб.: Питер, 2001.

6. Автоматизированные информационные технологии в экономике /под ред. проф. Г.А. Титоренко. – М.: ЮНИТИ, 2005. – 399с.

7. Информатика для юристов и экономистов /под ред. С.В. Симоновича. – СПб.: Питер, 2005. – 688с.

9. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2005. – М.:ОЛМА-ПРЕСС Образование, 2005. – 800с.

10. Хомоненко А.Д., Цыганков В.М., Мальцев М.Г. Базы данных/ под ред. проф. А.Д. Хомоненко. – СПб.: КОРОНА, 2000. – 416с.

11. Экономическая информатика и вычислительная техника./ Под ред. В.П. Косарева. М.: Финансы и статистика, 2005. –592с.

Лекция 11 – Базы данных (БД или по англ. DB) и системы управления ими:

Основные понятия баз данных;

Основы проектирования баз данных;

СУБД Microsoft Access и ее основные возможности;

Создание баз данных – таблиц и связей между ними.

1. Основные понятия баз данных.

База данных – это совокупность структурированных и взаимосвязанных данных, организованная по определенным правилам, которые предусматривают общие принципы описания, хранения и обработки данных.

Существуют 4 основные модели данных – списки (плоские таблицы), реляционные базы данных, иерархические и сетевые структуры.

В течение многих лет преимущественно использовались плоские таблицы (плоские БД) типа списков в Excel. В настоящее время наибольшее распространение при разработке БД получили реляционные модели данных. Реляционная модель данных является совокупностью простейших двумерных таблиц – отношений (англ. relation), т.е. простейшая двумерная таблица определяется как отношение (множество однотипных записей объединенных одной темой).

От термина relation (отношение) происходит название реляционная модель данных. В реляционных БД используется несколько двумерных таблиц, в которых строки называются записями , астолбцы полями , между записями которых устанавливаются связи. Этот способ организации данных позволяет данные (записи) в одной таблице связывать с данными (записями) в других таблицах через уникальные идентификаторы (ключи) или ключевые поля.

Основные понятия реляционных БД: нормализация, связи и ключи

1. Принципы нормализации:

В каждой таблице БД не должно быть повторяющихся полей;

В каждой таблице должен быть уникальный идентификатор (первичный ключ);

Каждому значению первичного ключа должна соответствовать достаточная информация о типе сущности или об объекте таблицы (например, информация об успеваемости, о группе или студентах);

Изменение значений в полях таблицы не должно влиять на информацию в других полях (кроме изменений в полях ключа).

2. Виды логической связи.

Связь устанавливается между двумя общими полями (столбцами) двух таблиц. Существуют связи с отношением «один-к-одному», «один-ко-многим» и «многие-ко-многим».

один - к - одному – каждой записи из одной таблицы соответствует одна запись в другой таблице;

один - ко - многим – каждой записи из одной таблицы соответствует несколько записей другой таблице;

многие - к - одному – множеству записей из одной таблице соответствует одна запись в другой таблице;

многие - ко - многим – множеству записей из одной таблицы соответствует несколько записей в другой таблице.

Тип отношения в создаваемой связи зависит от способа определения связываемых полей:

Отношение «один-ко-многим» создается в том случае, когда только одно из полей является полем первичного ключа или уникального индекса.

Отношение «один-к-одному» создается в том случае, когда оба связываемых поля являются ключевыми или имеют уникальные индексы.

Отношение «многие-ко-многим» фактически является двумя отношениями «один-ко-многим» с третьей таблицей, первичный ключ которой состоит из полей внешнего ключа двух других таблиц

3. Ключи . Ключ – это столбец (может быть несколько столбцов), добавляемый к таблице и позволяющий установить связь с записями в другой таблице. Существуют ключи двух типов: первичные и вторичные (внешние).

Первичный ключ – это одно или несколько полей (столбцов), комбинация значений которых однозначно определяет каждую запись в таблице. Первичный ключ не допускает значений Null и всегда должен иметь уникальный индекс. Первичный ключ используется для связывания таблицы с внешними ключами в других таблицах.

Внешний (вторичный) ключ - это одно или несколько полей (столбцов) в таблице, содержащих ссылку на поле или поля первичного ключа в другой таблице. Внешний ключ определяет способ объединения таблиц.

Из двух логически связанных таблиц одну называют таблицей первичного ключа или главной таблицей, а другую таблицей вторичного (внешнего) ключа или подчиненной таблицей. СУБД позволяют сопоставить родственные записи из обеих таблиц и совместно вывести их в форме, отчете или запросе.

Существует три типа первичных ключей: ключевые поля счетчика (счетчик), простой ключ и составной ключ.

Поле счетчика (Тип данных «Счетчик»). Тип данных поля в базе данных, в котором для каждой добавляемой в таблицу записи в поле автоматически заносится уникальное числовое значение.

Простой ключ . Если поле содержит уникальные значения, такие как коды или инвентарные номера, то это поле можно определить как первичный ключ. В качестве ключа можно определить любое поле, содержащее данные, если это поле не содержит повторяющиеся значения или значения Null.

Составной ключ . В случаях, когда невозможно гарантировать уникальность значений каждого поля, существует возможность создать ключ, состоящий из нескольких полей. Чаще всего такая ситуация возникает для таблицы, используемой для связывания двух таблиц многие - ко - многим.

Необходимо еще раз отметить, что в поле первичного ключа должны быть только уникальные значения в каждой строке таблицы, т.е. совпадение не допускается ,а в поле вторичного или внешнего ключа совпадение значений в строках таблицы допускается .

Если возникают затруднения с выбором подходящего типа первичного ключа, то в качестве ключа целесообразно выбрать поле счетчика.

Программы, которые предназначены для структурирования информации, размещения ее в таблицах и манипулирования данными называются системами управления базами данных (СУБД): MS SQL Server, Oracle, Informix, Sybase, DB2, MS Access и т. д.