Integroitu piiri (siru)- pienikokoinen elektroninen laite, joka koostuu suuria määriä radioelektroniset elementit, rakenteellisesti ja sähköisesti kytkettynä. Tyypillisesti integroitu piiri on suunniteltu suorittamaan tietty toiminto. Pohjimmiltaan mikropiiri yhdistää jonkinlaisen elektroninen piiri, jossa kaikki elementit ( transistorit , diodit, vastukset, kondensaattorit) ja niiden väliset sähköliitännät on rakenteellisesti tehty yhdelle sirulle. Mitoista lähtien yksittäisiä komponentteja hyvin pieni (mikro- ja nanometriä), sitten yhdellä kiteellä klo moderni kehitys teknologian avulla voidaan sijoittaa yli miljoona elektronista komponenttia.

Integroidun piirin käsitteellä on useita synonyymejä: mikropiiri, mikrosiru, siru. Huolimatta eräistä näiden termien määritelmän erityispiirteistä ja niiden välisestä erosta, arkielämässä niitä kaikkia käytetään viittaamaan integroituun piiriin. Modernissa elektroniset laitteet laaja valikoima sovelluksia, alkaen kodinkoneet monimutkaisille lääketieteellisille ja tieteellisille sähkölaitteille on vaikea löytää laitetta, joka ei käyttäisi integroituja piirejä. Joskus yksi siru suorittaa lähes kaikki elektroniikkalaitteen toiminnot.

Integroidut piirit jaetaan ryhmiin useiden kriteerien mukaan. Integrointiasteen mukaan - sirulle asetettujen elementtien lukumäärä. Käsiteltävän signaalin tyypin mukaan: digitaalinen, analoginen ja analogisesta digitaaliseen. Niiden valmistustekniikan ja käytettyjen materiaalien mukaan - puolijohde, kalvo jne.

Nykyään tuotannon teknologian kehitystaso integroidut piirit on erittäin korkealla tasolla. Integrointiasteen nostamista ja integroitujen piirien parametrien parantamista eivät estä teknologiset rajoitukset, vaan tuotannossa käytetyissä materiaaleissa (yleensä puolijohteissa) molekyylitasolla tapahtuvat prosessit. Siksi mikrosirujen valmistajien ja kehittäjien tutkimusta etsitään uusia materiaaleja, jotka voisivat korvata

Käynnissä tieteellinen tutkimus Ehdotettiin, miten tietokannanhallintajärjestelmä tarkalleen pitäisi rakennuttaa eri tavoilla täytäntöönpanoa. Elinkelpoisimmaksi niistä osoittautui American Standards Committeen ANSI:n (American National Standards Institute) ehdottama kolmitasoinen tietokantajärjestelyjärjestelmä, joka näkyy kuvassa 1. 1:

Riisi. 1. ANSI-kolmitasoinen tietokannan hallintajärjestelmämalli

Arkkitehtuuri sisältää kolme tasoa: sisäinen, käsitteellinen ja ulkoinen. IN yleinen hahmotelma ne ovat seuraavat:

Sisustus- tämä taso on lähinnä fyysistä tallennustilaa, ts. liittyvät tiedon tallennusmenetelmiin fyysisiä laitteita varastointi

Ulkoinen- lähimpänä käyttäjiä, ts. se koskee tapoja, joilla tiedot esitetään yksittäisille käyttäjille.

Käsitteellinen taso- Tämä keskitaso kahden ensimmäisen välillä; toisin sanoen tämä on keskusohjauslinkki, jossa tietokanta on eniten edustettuna yleinen näkemys, joka yhdistää kaikkien tietyn tietokannan kanssa toimivien sovellusten käyttämät tiedot.

1. Taso ulkoisia malleja- useimmat huipputasoa, jossa jokaisella mallilla on oma "näkemyksensä" tiedoista. Tämä taso määrittelee yksittäisten käyttäjien (sovellusten) näkökulman tietokannassa. Jokainen sovellus näkee ja käsittelee vain ne tiedot, joita kyseinen sovellus tarvitsee. Esimerkiksi työnjakojärjestelmä käyttää tietoa työntekijän pätevyydestä, mutta sitä ei kiinnosta tiedot työntekijän palkasta, kotiosoitteesta ja puhelinnumerosta, ja päinvastoin, juuri näitä tietoja käytetään HR-alajärjestelmässä.

2. Käsitteellinen taso - keskusohjauslinkki, jossa tietokanta esitetään yleisimmässä muodossa, joka yhdistää kaikkien tämän tietokannan kanssa työskentelevien sovellusten käyttämät tiedot. Itse asiassa käsitteellinen taso heijastaa yleistettyä mallia aiheesta (todellisen maailman objektit), jota varten tietokanta luotiin. Kuten mikä tahansa malli, käsitteellinen malli heijastaa vain todellisen maailman esineiden prosessoinnin kannalta merkittäviä piirteitä. Käsitteellinen kaavio on käsitteellisen esityksen määritelmä. Enemmistössä olemassa oleviin järjestelmiin käsitteellinen kaavio on itse asiassa vähän enemmän kuin yksinkertainen yhdistelmä kaikista yksilöistä ulkoiset piirit Kanssa lisävaroja turvallisuus- ja eheyssäännöt.

3. Sisäinen esitys on esitys alempi taso koko tietokannan. Sisäinen esitys, kuten ulkoinen ja käsitteellinen, ei liity fyysiseen tasoon. Tämä esitys olettaa äärettömän lineaarisen osoiteavaruuden. Sisäinen esitys kuvataan käyttämällä sisäistä skeemaa, joka määrittelee paitsi erilaisia ​​tyyppejä tallennetut tietueet, mutta myös olemassa olevat indeksit, tallennettujen kenttien esitystavat, tallennettujen tietueiden fyysinen järjestys jne.

Tämä arkkitehtuuri mahdollistaa loogisen (kerrosten 1 ja 2 välillä) ja fyysisen (kerrosten 2 ja 3 välillä) riippumattomuuden tietojen kanssa työskenneltäessä. Looginen riippumattomuus tarkoittaa kykyä muuttaa yhtä sovellusta säätämättä muita saman tietokannan kanssa toimivia sovelluksia. Fyysinen riippumattomuus tarkoittaa kykyä siirtää tallennettuja tietoja yhdestä mediasta toiseen säilyttäen samalla kaikkien tietyn tietokannan kanssa toimivien sovellusten toiminnallisuuden. Juuri tämä puuttui tiedostojärjestelmiä käytettäessä.

9. Relaatiotietokantamalli.

Teoreettinen perusta Tämä malli oli suhteiden teoria, jonka perustan loi kaksi loogista - amerikkalainen Charles Souders Peirce (1839-1914) ja saksalainen Ernst Schroeder (1841-1902). Suhdeteorian oppikirjoissa on osoitettu, että relaatiojoukko on suljettu tietyissä erikoisoperaatioissa, eli yhdessä näiden operaatioiden kanssa se muodostaa abstraktin algebran. Tätä suhteiden tärkeintä ominaisuutta käytettiin relaatiomalli kehittää alkuperäiseen algebraan liittyvä tiedonkäsittelykieli. Amerikkalainen matemaatikko E. F. Codd muotoili vuonna 1970 ensimmäisen kerran relaatiomallin peruskäsitteet ja rajoitukset rajoittamalla sen operaatioiden joukon seitsemään perusoperaatioon ja yhteen lisäoperaatioon.

Mallin päätietorakenne on relaatio, minkä vuoksi mallia kutsutaan relaatioksi (englannin relaatiosta).

Kaikilla ohjelmoinnissa käytetyillä tiedoilla on omansa tietotyypit.

Relaatiomalli edellyttää, että käytetyt tietotyypit ovat yksinkertaisia.

Tämän väitteen selventämiseksi pohditaan, minkä tyyppisiä tietoja ohjelmoinnissa yleensä otetaan huomioon. Tyypillisesti tietotyypit jaetaan kolmeen ryhmään:

Yksinkertaiset tietotyypit.

Strukturoidut tietotyypit.

Viitetietotyypit.

Yksinkertaisilla tai atomisilla tietotyypeillä ei ole sisäistä rakennetta. Tämän tyyppisiä tietoja kutsutaan skalaariksi. Yksinkertaisia ​​tietotyyppejä ovat seuraavat: Looginen, Merkkijono, Numeerinen.

Useat ohjelmointikielet voivat laajentaa ja tarkentaa tätä luetteloa lisäämällä tyyppejä, kuten:

Todellinen.

Raha.

Lukematon.

Intervalli.

Tietenkin atomisuuden käsite on melko suhteellinen. Niin, merkkijonotyyppi dataa voidaan pitää yksiulotteisena merkkijonona, ja koko tyyppi data - bittijoukona. Ainoa tärkeä asia on, että kun vaihdat sellaiseen matala taso datan semantiikka (merkitys) menetetään. Jos esimerkiksi työntekijän sukunimeä ilmaiseva merkkijono jaetaan merkkijonoksi, menetetään tällaisen merkkijonon merkitys yhtenä kokonaisuutena.

Strukturoidut tietotyypit on suunniteltu määritettäväksi monimutkaiset rakenteet tiedot. Strukturoidut tietotyypit muodostetaan komponenteista, joita kutsutaan komponenteiksi ja joilla puolestaan ​​voi olla rakenne. Seuraavia tietotyyppejä voidaan pitää strukturoituina tietotyypeinä:

Taulukot

Tietueet (rakenteet)

Matemaattisesta näkökulmasta taulukko on funktio, jolla on äärellinen toimialue. Tarkastellaan esimerkiksi luonnollisten lukujen äärellistä joukkoa

kutsutaan indeksijoukoksi. Näyttö

joukosta reaalilukujen joukkoon määrittelee yksiulotteisen todellinen joukko. Tämän funktion arvoa jollekin indeksiarvolle kutsutaan vastaavaksi taulukkoelementiksi. Moniulotteiset taulukot voidaan määritellä samalla tavalla.

Tietue (tai rakenne) on joidenkin joukkojen karteesisen tulon monikko. Tietue on nimetty, järjestetty joukko elementtejä, joista jokainen kuuluu tiettyyn tyyppiin. Tietue on siis joukon elementti. Ilmoittamalla uusia tietuetyyppejä olemassa olevien tyyppien perusteella käyttäjä voi rakentaa mielivaltaisesti monimutkaisia ​​tietotyyppejä.

Strukturoiduilla tietotyypeillä on yhteistä, että niillä on sisäinen rakenne, jota käytetään samalla abstraktiotasolla kuin itse tietotyyppejä.

Kun työskentelet taulukoiden tai tietueiden kanssa, voit käsitellä taulukkoa tai tallentaa sekä yhtenä kokonaisuutena (luoda, poistaa, kopioida kokonaisia ​​taulukoita tai tietueita) ja elementti kerrallaan. Strukturoiduille tietotyypeille on olemassa erikoistoiminnot- tyyppikonstruktorit, joiden avulla voit luoda taulukoita tai tietueita yksinkertaisemmista elementeistä.

Kun käsittelemme yksinkertaisia ​​tietotyyppejä, esimerkiksi numeerisia, käsittelemme niitä jakamattomina kokonaisina objekteina. Jotta "nähdään", että numeerinen tietotyyppi on todella monimutkainen (bittikokoelma), meidän on siirryttävä alemmalle abstraktiotasolle. Tasolla ohjelmakoodi se näyttää kokoonpanolisäyksistä kielen koodiin korkea taso tai erityisten bittikohtaisten operaatioiden käyttö.

Viitetietotyyppi (osoittimet) on suunniteltu tarjoamaan mahdollisuus osoittaa muihin tietoihin. Osoittimet ovat tyypillisiä proseduurikielille, joilla on muistialueen käsite tietojen tallentamista varten. Viitetietotyyppi on suunniteltu monimutkaisten muuttuvien rakenteiden, kuten puiden, kuvaajien ja rekursiivisten rakenteiden, käsittelyyn.

Relaatiotietomallissa käytetyn tiedon tyyppi ei ole tärkeä. Vaatimus, että tietotyyppi on yksinkertainen, on ymmärrettävä tarkoittavan sitä, että in relaatiooperaatiot ei pidä ottaa huomioon sisäinen rakenne tiedot. Tietysti on kuvattava ne toiminnot, jotka voidaan suorittaa datalla yhtenä kokonaisuutena, esimerkiksi data numeerinen tyyppi voidaan lisätä, ketjuttaminen on mahdollista merkkijonoille jne.

Tästä näkökulmasta, jos tarkastellaan esimerkiksi taulukkoa yhtenä kokonaisuutena emmekä käytä elementtikohtaisia ​​operaatioita, taulukkoa voidaan pitää yksinkertaisena tietotyyppinä. Lisäksi voit luoda oman kuvauksen, olipa tietotyyppi kuinka monimutkainen tahansa mahdollisia toimia tämän tyyppisillä tiedoilla, ja jos operaatiot eivät vaadi tietoa datan sisäisestä rakenteesta, niin tämäntyyppinen data on myös relaatioteorian kannalta yksinkertaista. Voit esimerkiksi luoda uusi tyyppi - kompleksiluvut tietueena muodossa missä. Voit kuvata yhteen-, kerto-, vähennys- ja jakolaskutoiminnot sekä kaikki toiminnot komponenteilla ja suorittaa ne vain näiden operaatioiden sisällä. Sitten, jos vain kuvattuja operaatioita käytetään tämän tyyppisissä toimissa, sisäisellä rakenteella ei ole merkitystä ja tietotyyppi näyttää ulkopuolelta atomilta.

Täsmälleen näin jotkut postrelaatiotietokantajärjestelmät toimivat käyttäjien luomien mielivaltaisen monimutkaisten tietotyyppien kanssa.

Verkkotunnukset

Relaatiotietomallissa tietotyypin käsite liittyy läheisesti domainin käsitteeseen, jota voidaan pitää tietotyypin selventämisenä.

Domain on semanttinen käsite. Verkkotunnusta voidaan pitää jonkin tietotyypin arvojen osajoukkona, jolla on tietty merkitys. Verkkoalueelle on ominaista seuraavat ominaisuudet:

Verkkotunnuksella on yksilöllinen nimi (tietokannan sisällä).

Verkkotunnus on määritelty jossain yksinkertainen tyyppi dataa tai toisella verkkotunnuksella.

Verkkotunnuksella voi olla jokin looginen ehto, jonka avulla se voi kuvata kyseiselle toimialueelle kelvollisen datan osajoukon.

Verkkoalue kantaa tietyn semanttisen kuorman.

Esimerkiksi verkkotunnus, joka tarkoittaa "työntekijän ikää", voidaan kuvata luonnollisten lukujen joukon seuraavana osajoukona:

Domainin ja osajoukon käsitteen välinen ero on juuri siinä, että toimialue heijastaa aihealueen määrittelemää semantiikkaa. Saattaa olla useita alueita, jotka ovat samat osajoukkoina, mutta joilla on eri merkitys. Esimerkiksi alueita "Osan paino" ja "Saatavilla oleva määrä" voidaan kuvata ei-negatiivisten kokonaislukujen joukoksi, mutta näiden verkkotunnusten merkitys on erilainen, ja ne ovat eri verkkotunnuksia.

Verkkotunnusten tärkein merkitys on, että verkkotunnukset rajoittavat vertailua. On väärin loogiselta kannalta vertailla arvoja eri verkkotunnuksia, vaikka ne olisivatkin samaa tyyppiä. Tämä paljastaa toimialueiden semanttisen rajoituksen. Syntaktisesti oikea pyyntö "anna luettelo kaikista osista, joiden osapaino on suurempi kuin käytettävissä oleva määrä" ei vastaa käsitteiden "määrä" ja "paino" merkitystä.

Toimialueen käsite auttaa mallintamaan oikein aihealue. Kun työskentelet todellinen järjestelmä Periaatteessa tilanne on mahdollinen, kun edellä esitettyyn pyyntöön on vastattava. Järjestelmä antaa vastauksen, mutta se on todennäköisesti merkityksetön.

Kaikilla verkkotunnuksilla ei ole loogista ehtoa, joka rajoittaa toimialueen mahdollisia arvoja. Tässä tapauksessa verkkotunnuksen mahdollisten arvojen joukko on sama kuin tietotyypin mahdollisten arvojen joukko.

Käsite. Tietokannan hallintajärjestelmä (DBMS) on joukko kieli- ja ohjelmistotyökaluja, jotka on suunniteltu luomaan, ylläpitämään ja ylläpitämään jakaminen DB monilta käyttäjiltä.

Nykyaikainen DBMS sisältää ohjelmisto tietokantojen luominen (kieli tietojen kuvaamiseen ja käsittelyyn, visuaaliset työkalut, virheenkorjaimet), työkalut datan kanssa työskentelyyn ja palvelutyökalut. DBMS-elementtien toiminnot: - muuntamiseen käytetään kuvauskieltä looginen malli fyysiseen; - manipulointikieli toteuttaa operaatioita datalle; - visuaaliset keinot ovat mukana graafisten esineiden suunnittelussa; - virheenkorjausohjelmat yhdistävät ja testaavat tietokannan luoman ohjausohjelman lohkoja; - työkalut tietokannan kanssa työskentelemiseen tarjoavat käyttäjäystävällinen käyttöliittymä käyttäjän kanssa; palvelutyökalut sisältävät muita ohjelmia (Excel) työskentelemään tietokannan kanssa.

Arkkitehtuuri. DBMS-ympäristössä voidaan erottaa seuraavat asiat. viisi pääkomponenttia:

Laitteisto. Jotkut DBMS:t on suunniteltu toimimaan vain tietyntyyppisten käyttöjärjestelmien tai laitteistojen kanssa, kun taas toiset voivat toimia monenlaisten laitteisto ja erilaisia ​​käyttöjärjestelmiä. DBMS:n käyttäminen edellyttää tiettyä vähimmäismäärää toiminnallisia ja levymuisti, mutta se ei välttämättä riitä saavuttamaan hyväksyttävää järjestelmän suorituskykyä.

Ohjelmisto. Tämä komponentti sisältää käyttöjärjestelmän, itse DBMS-ohjelmiston, sovellusohjelmat, mukaan lukien verkkoohjelmistot, jos DBMS:ää käytetään verkossa. Tyypillisesti sovellukset kirjoitetaan kolmannen sukupolven kielillä, kuten C, COBOL, Fortran, Ada tai Pascal, tai kielillä neljäs sukupolvi, kuten SQL, jonka operaattorit on upotettu kolmannen sukupolven kielillä oleviin ohjelmiin.

Data on eniten tärkeä komponentti näkökulmasta loppukäyttäjiä. Tietokanta sisältää sekä operatiivista tietoa että metadataa, ts. "tiedot tiedoista".

Toimenpiteet, jotka sisältävät ohjeita ja sääntöjä, jotka on otettava huomioon tietokannan suunnittelussa ja käytössä: rekisteröinti DBMS:ään; käyttö erillinen työkalu DBMS tai sovellukset; DBMS:n käynnistäminen ja pysäyttäminen; Luominen varmuuskopiot DBMS; laitteistovikojen käsittely ja ohjelmisto, mukaan lukien menettelyt viallisen komponentin tunnistamiseksi, viallisen osan korjaamiseksi (esimerkiksi soittamalla laitteiston korjausteknikkoon) ja tietokannan palauttamiseksi vian korjaamisen jälkeen; taulukkorakenteen muuttaminen, useilla levyillä sijaitsevan tietokannan uudelleenjärjestely, suorituskyvyn parantamiskeinot ja menetelmät tietojen arkistointiin toissijaisiin tallennuslaitteisiin.

Käyttäjät: tietokantaasiakkaat, tietokannan ylläpitäjä, sovellusohjelmoijat. Tätä komponenttia käsitellään tarkemmin luennolla nro 9 (Tietokannan hallinta)

Suunnittelutyökalujen alijärjestelmä on joukko työkaluja, jotka yksinkertaistavat tietokantojen ja niiden sovellusten suunnittelua ja toteutusta. Tyypillisesti tämä sarja sisältää työkaluja taulukoiden, lomakkeiden, kyselyjen ja raporttien luomiseen.

Prosessointialijärjestelmä käsittelee suunnittelutyökaluilla luotuja sovelluskomponentteja. Esimerkiksi Access 2003:ssa on komponentti, joka rakentaa lomakkeen ja yhdistää lomakeelementit taulukkotietoihin.

DBMS:n kolmas komponentti, sen ydin (DBMS Engine), toimii välittäjänä suunnittelu- ja käsittelytyökalujen ja tietojen alijärjestelmän välillä. Tietokantakone vastaanottaa kyselyt kahdelta muulta komponentilta, ilmaistuna taulukoina, riveinä ja sarakkeina, ja muuntaa nämä kyselyt käyttöjärjestelmän komentoiksi, jotka kirjoittavat ja lukevat tietoja fyysisestä laitteesta.

Microsoft esittelee kaksi eri moottoria Access 2003:lle: Jet Engine ja SQL Server. Jet Engineä käytetään pieniin henkilökohtaisiin ja kollektiivisiin tietokantoihin. SQL Server -moottori on suunniteltu suuret pohjat tiedot.

35. DBMS:n käyttäjille tarjoamat mahdollisuudet. DBMS:n suorituskyky.

DBMS:n päätoimintoja ovat: Järjestelmäluettelon ylläpito Järjestelmäluettelo tai tietosanakirja on tietovarasto, joka kuvaa tietokannan tietoja (itse asiassa se on "data dataa" tai metatietoa). Yleensä sisään järjestelmähakemisto Seuraavat tiedot tallennetaan: tietoelementtien nimet, tyypit ja koot; yhteyksien nimet; tiedoille asetetut eheyden tukirajoitukset; valtuutettujen käyttäjien nimet, joille on myönnetty pääsy tietoihin; ulkoinen, käsitteellinen ja sisäiset piirit ja niiden väliset kartoitukset; Tilastot, kuten tapahtumanopeudet ja tietokantaobjektien käyttömäärät.

¨ Tapahtumatuki. Tapahtuma on joukko toimia, jotka yksittäinen käyttäjä tai sovellusohjelma suorittaa tietokannan sisällön käyttämiseksi tai muuttamiseksi. Esimerkkejä tapahtumista ovat tietojen lisääminen tietokantaan, päivittäminen tai poistaminen.

¨ Tukee rinnakkaiskäyttöä.

¨ Tietokannan palautus vikojen jälkeen. Lehti on erityinen osa tietokantaa, ei ole käyttäjien saatavilla DBMS ja sitä ylläpidetään erityisen huolellisesti (joskus tuetaan kahta lokin kopiota, jotka sijaitsevat eri fyysisiä levyjä), joka vastaanottaa tietueet kaikista tietokannan pääosan muutoksista.

¨ Tietojen käytön valvonta. DBMS:ssä on oltava mekanismi, jolla varmistetaan, että vain valtuutetut käyttäjät pääsevät tietokantaan.

¨ Tukee tiedonvaihtoa. DBMS:n on tuettava työtä paikallinen verkko niin että kullekin useiden erillisten tietokantojen sijaan yksittäinen käyttäjä olisi mahdollista asentaa yksi keskitetty tietokanta ja käyttää sitä jaettu resurssi kaikille olemassa oleville käyttäjille. Tätä topologiaa kutsutaan hajautetuksi käsittelyksi.

¨ Tietojen eheyden tuki. Tietokannan eheys tarkoittaa tallennettujen tietojen oikeellisuutta ja johdonmukaisuutta. Sitä voidaan pitää toisena tietokannan suojauksena.

¨ Tukee tietojen riippumattomuutta. Tietojen riippumattomuus saavutetaan tyypillisesti toteuttamalla näkymän tai aliskeeman tukimekanismi. Fyysinen datariippumattomuus saavutetaan melko helposti, koska sallittuja muutoksia on yleensä useita fyysiset ominaisuudet tietokannat, jotka eivät vaikuta näkymiin millään tavalla.

Aputoiminnot. suunniteltu tietokannan hallintaan, tietokantojen tuontiin ja vientiin, suorituskykyominaisuuksien ja tietokannan käytön seurantaan, tilastollinen analyysi, indeksin uudelleenjärjestely, muistin uudelleenjako.

Sovellukset suorittavat viisi päätoimintoa: 1. Luo, lue, päivitä ja poista näkymiä. 2. Näkymien muotoilu. 3. Rajoitusten täytäntöönpano. 4. Turva- ja valvontamekanismien tarjoaminen. 5. Tietojenkäsittelylogiikan toteutus. DBMS:n suorituskykyä arvioidaan:

Pyynnön suoritusaika; nopeus tiedonhakuun indeksoimattomista kentistä; tietokannan tuontitoimintojen suoritusaika muista muodoista; indeksien luomisen ja massatoimintojen, kuten tietojen päivittämisen, lisäämisen, poistamisen, nopeus; enimmäismäärä rinnakkainen pääsy tietoihin usean käyttäjän tilassa; raportin luomisaika. DBMS:n suorituskykyyn vaikuttaa kaksi tekijää: Tietojen eheyttä valvovat DBMS:t kantavat lisäkuormitusta, jota muut ohjelmat eivät koe; oma suoritus sovellusohjelmia erittäin riippuvainen asianmukaisesta tietokannan suunnittelusta ja rakentamisesta.

Mikä on perusrakennejoukon nimi, toiminnalliset komponentit erilaisia ​​tietokantoja, Tämä monimutkainen sisään tietotiede On tapana kutsua arkkitehtuuria. Kutsumme sinut analysoimaan perusteellisesti tätä käsitettä, tällaisten kompleksien tyyppejä ja niiden kolmitason jakoa.

Mikä tämä on?

Tietokanta-arkkitehtuuri on joukko tietokannan rakenteellisia komponentteja sekä työkaluja, jotka varmistavat niiden vuorovaikutuksen sekä keskenään että loppukäyttäjän ja järjestelmähenkilöstön kanssa.

Tämä määritelmä heijastaa yhtä niistä olennaiset toiminnot tietovarastot - mahdollistavat tietokannan tietojen tiivistelmän. Se muodostaa nykyisen lähestymistavan tietoarkkitehtuuriin.

Siksi syntyy uusi kysymys: mikä on tietojen ottamisen ydin ja tarkoitus? Järjestelmän tarjoamat ne (abstraktiot) ovat tärkein keino tukea tietovarastojen (eli tietokantojen) ylläpidon riippumattomuutta. eri ryhmiä loppukäyttäjiä. Tätä kutsutaan muuten järjestelmän datariippumattomuudeksi.

Tietokannan tyypit

Tietokannan hallinta vaihtelee viimeksi mainitun tyypin mukaan. Nykyään on olemassa kahdenlaisia ​​tietokantoja:

• keskitetty;
• jaettu.

Pyydämme lukijaa tutustumaan kunkin lajikkeen ominaisuuksiin alla.

Keskitetyt tietokannat

Suurin ero näiden tietokantojen välillä: ne tallennetaan yhden muistiin laskentajärjestelmä. Mutta jos tietokanta puolestaan ​​on osa tietokoneverkkoja, tietokantoihin tulee hajautettu pääsy. Tietokanta on siis avoin tähän verkkoon kytkettyjen elektronisten tietokoneiden käyttäjille. Tällainen käyttö on tyypillistä organisaatioiden ja yritysten pohjalta syntyville paikallisille tietokonejärjestelmille.

Hajautetut tietokannat

Mitä on tärkeää tietää hajautetusta tietokanta-arkkitehtuurista? Tällaiset tietokannat koostuvat useista osista, joihin on tallennettu erilaisia ​​tietokoneita yksi verkko. Ehkä tässä olevat tiedot ovat päällekkäisiä ja päällekkäisiä. Kätevästi hajautetun tietokannan käyttäjän ei tarvitse tietää, kuinka tiedon tallennuselementit sijaitsevat solmuissa vastaava verkko. Useimmiten hän näkee tämän tietokompleksin yhtenä kokonaisuutena.

Kuinka työskentelet tällaisen tietokannan kanssa? Hajautetun tietokannan hallintajärjestelmän (RDBMS) käyttö. Sen järjestelmäviite kuvaa tietovaraston sisältämiä tietoja ja sen verkkoon sijoittamisen perusteita. Itse hakemisto puolestaan ​​voidaan hajottaa ja sijoittaa eri solmuihin jaettu verkko.

Hajautetun tietokannan komponentit sijaitsevat erillisillä siihen kytketyillä tietokoneilla. Niitä ohjataan omalla (paikallisella) elektronisten tietokonelaitteiden DBMS:llä. Tärkeintä on huomioida se paikalliset järjestelmät tietovarastojen hallinnan ei tarvitse olla sama yleisen verkon eri solmuissa. Kuitenkin näiden yhdistelmä erilaisia paikalliset tietokannat tiedot sisään yhtenäinen järjestelmä- erittäin monimutkainen tieteellinen ja tekninen ongelma. Sen ratkaisemiseksi onnistuneesti vaadittiin koko joukko kokeellisia toimenpiteitä, teoreettinen kehitys.

Tietokantatyypit niiden käyttötavan mukaan

Tietokanta-arkkitehtuuri eroaa myös tavassa, jolla arkistoon tallennettuja tietoja käytetään:

• Paikallinen pääsy.
• Etäkäyttö (verkko).

Viimeinen pääsytyyppi sisältää tällaisten järjestelmien arkkitehtuurin jakamisen kahteen muuhun muunnelmaan:

• Tiedostopalvelimen tyyppi.
• Asiakas-palvelintyyppi.

Jälleen pyydämme lukijaa ymmärtämään esitettyjä lajikkeita yksityiskohtaisemmin.

DB "tiedostopalvelin"

Tällainen tietokantakompleksien arkkitehtuuri sisältää yhden tietokoneverkkolaitteen valinnan keskeiseksi laitteeksi. Sitä pidetään tiedostopalvelimena. Päällä pääauto jaettu keskitetty tietokanta tallennetaan. Muut verkkolaitteet toimivat työasemina, jotka tukevat käyttäjien pääsyä päätietokantaan.

Tiedostopalvelinjärjestelmässä jokainen käyttäjä voi suorittaa isäntäkoneessa olevan sovelluksen. Lisäksi vain tämän ohjelman kopio avautuu hänen laitteelleen.

Keskustietokannasta (palvelimella sijaitsevasta) tiedostot siirretään käyttäjien pyynnöstä tietokonetyöasemille. Täällä tapahtuu tietojenkäsittely. Jaetun tietokannan parissa työskentelevillä käyttäjillä on paikallinen kopio siitä tietokoneissaan. Jälkimmäistä päivitetään ajoittain, kun palvelimen päämuisti täyttyy tuoreella tiedolla.

Tämä tietokantajärjestelmien arkkitehtuuri on tyypillisin verkoille, joihin pieni määrä käyttäjiä. Sen toteuttamiseksi tyypillinen henkilökohtaisten DBMS-järjestelmien käyttö (esimerkiksi Paradox, DBase). Arkkitehtuurin haittapuoli on kriittinen heikko suorituskyky järjestelmät osoitteessa samanaikainen pääsy useita käyttäjiä samoihin tietoihin.

Asiakas-palvelin tietokanta

Se olettaa myös, että verkossa on kone, joka on tärkein. Asiakas-palvelin-tietokanta-arkkitehtuurilla on kuitenkin oma erikoisuutensa. Päätietokone ei vain tallenna keskitettyä tietokantaa, vaan tarjoaa myös suurimman osan käyttäjän tarvitsemista tiedoista.

Tekniikka jakaa järjestelmän kahteen osaan: palvelimeen ja asiakaskoneeseen. Jälkimmäinen tarjoaa interaktiivinen palvelu, ja palvelinhuone - tiedon erottelu, tiedonhallinta, turvallisuus ja hallinto.

Mitä arkkitehtuuri tarkoittaa? asiakas-palvelin tietokannat dataa? Asiakassovellus täytä ja lähetä pyyntö täällä etäpalvelintietokoneeseen, jossa keskitetty tietovarasto sijaitsee. Se (pyyntö) on kirjoitettu erityiseen SQL-kieli- palvelimen pääsystandardi käytettäessä relaatiotietokantoja.

Saatuaan pyynnön se uudelleenohjaa sen SQL-palvelimelle. Tämä on etätietokannan hallinnasta vastaavan ohjelman nimi. Se varmistaa pyynnön toteuttamisen ja tarjoaa asiakkaalle siitä vaaditut tulokset.

Siten kaikki pyyntöjen käsittely täällä tapahtuu etäpalvelin. Tällaisen arkkitehtuurin toteuttamiseksi on käytettävä monitasoista DBMS:ää. Heidän toinen nimensä on teollinen. Tällaiset DBMS:t pystyvät järjestämään laajan tietojärjestelmän, joka koostuu suuri määrä käyttäjiä.

Tietokanta-arkkitehtuurin kolme tasoa

Tietokanta-arkkitehtuuri on jaettu kolmeen päätasoon - tietokantaelementtien kolmeen kuvausasteeseen:

• Ulkoinen. Päällä tämä taso käyttäjät havaitsevat tiedot.
• Sisustus. Tällä tasolla käyttöjärjestelmät ja DBMS (tietokannan hallintajärjestelmät) havaitsevat tiedon.
• Käsitteellinen. Tässä tietokantajärjestelmän arkkitehtuurin ulkoinen taso kartoitetaan sisäiseen, mikä varmistaa niiden tarpeellisen riippumattomuuden toisistaan.

Pyydämme lukijaa tutustumaan tarkemmin jokaiseen yllä olevaan tutkintoon.

Ulkoinen taso

Tietokantajärjestelmien arkkitehtuurin ulkoinen taso on tiedon tuottaminen ihmiskäyttäjien näkökulmasta.

Mitä tästä seuraa? Taso kuvaa tietokantojen käyttäjäpuolta (kutakin käyttäjää koskien). Se puolestaan ​​koostuu useista ulkoisista näkymistä tietovarastoista, tietokannoista.

Kätevää on, että jokainen käyttäjä täällä käsittelee kuvaa "todellisesta maailmasta", joka on hänelle parhaiten soveltuva. Ulkoinen esitys sisältää vain ne entiteetit, yhteydet ja attribuutit, jotka ovat kiinnostavia ja hyödyllisiä tietylle "käyttäjälle".

Sinun ei pitäisi olettaa, että attribuutteja, entiteettejä ja suhteita, jotka ovat käyttäjälle tarpeettomia, ei ole tietokannassa. Niitä on olemassa, mutta "käyttäjä" ei useimmiten epäile niiden olemassaoloa.

Käyttäen ANSI/SPARC (American National Standards Institute) terminologiaa, jokaisen yksittäisen käyttäjän näkemystä kutsutaan ulkoiseksi näkymäksi. Se sisältää tietokannan sisällön - sellaisena kuin tietty "käyttäjä" sen näkee. Jokainen tällainen ulkoinen esitys määritellään ulkoinen järjestelmä. Se koostuu myös kunkin ulkoisessa esityksessä olevan tietueen määrittämisestä.

Käsitteellinen taso

Jatkamme palvelimen ja tietokantojen arkkitehtuurin analysointia. Sen seuraava taso on käsitteellinen. Se sisältää yleisen näkymän tietovarastosta. Se kuvaa tarkalleen, mitä tietoa tietokantaan on tallennettu, sekä mitkä ovat ne yhdistävät yhteydet.

Ylläpitäjän näkökulmasta arkisto sisältää looginen rakenne DB. Tämän tason tietokanta-arkkitehtuuri on itse asiassa täysi näkymä yrityksen, yrityksen tietovaatimukset, jotka eivät riipu mistään sen (tiedon) tallennuksen menetelmää tai menetelmää koskevista näkökohdista.

Käsitteelliset tason elementit

Luettelemme arkkitehtuurin käsitteellisellä tasolla esitetyt komponentit:

• Joukko entiteettejä, niiden attribuutteja ja niiden välisiä yhteyksiä.
• Tiedoille asetettavat rajoitukset.
• Semanttinen tieto tietokannan tiedoista (sen merkitykseen ja merkitykseen liittyen).
• Tiedot toimenpiteistä tietojen tallennuksen turvallisuuden varmistamiseksi ja niiden eheyden yleinen tuki.

Käsitteellinen taso on suunniteltu tukemaan jokaista ulkoista esitystä. Mikä tahansa käyttäjän saatavilla Tietokannan tietojen on sisällettävä (tai ne voidaan laskea) tällä tasolla. On kuitenkin syytä muistaa, että tietoja järjestelmän tietojen tallennusmenetelmistä ei tallenneta tähän.

Sisäinen taso

Ja kolmikerroksisen tietokanta-arkkitehtuurin viimeinen vaihe. Tässä on fyysinen esitys tietokantatietokoneessa. Mitä se tarkoittaa? Kerros on tarkoitettu kuvaamaan tietokannan fyysistä toteutusta. Lisäksi se saavuttaa optimaalisen suorituskyvyn ja varmistaa taloudellisen käytön levytilaa tietokonejärjestelmä.

Sisältää kuvauksen tietorakenteista, tiettyjen tiedostojen järjestämisestä, joita käytetään tietojen tallentamiseen levytiloihin ja tallennuslaitteisiin. Tässä sisäisellä tasolla DBMS on vuorovaikutuksessa menetelmien, käyttöjärjestelmien pääsymenetelmien ja tietotietueiden tallentamiseen ja hakemiseen tarkoitettujen lisätoimintojen kanssa. Kaiken edellä mainitun tarkoituksena on sijoittaa tietoja tallennuslaitteille, hakea tietoja, luoda indeksejä jne.

Alla tämä fyysinen kerros. Hän on jo hallinnassa käyttöjärjestelmä DBMS:n hallinnassa.

Sisäiset tason elementit

Tietokannan varastojen sisäinen taso seuraavat tiedot:

• Tietoja levytilan jakamisesta indeksien ja tietojen tallentamista varten.
• Yksityiskohtainen kuvaus tietueen tallentaminen (jossa ilmoitetaan tallennettavien tietojen todelliset määrät).
• Tietoja merkintöjen lähettämisestä.
• Tietoja tiedon pakkaamisesta ja valituista salaustekniikoista.

Tutustuit yleisiin tietokantajärjestelmän arkkitehtuurien tyyppeihin ja tyyppeihin. Esittelimme myös DBMS-arkkitehtuurin tasot - ulkoinen, sisäinen ja käsitteellinen, niiden ominaisuudet ja elementit.