НА ТЕМУ «Управление и автоматизация баз данных»

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАБОТА

ПО «ИНФОРМАТИКЕ»

НА ТЕМУ «Управление и автоматизация баз данных»

 

 

ВЫПОЛНИЛ:

Студент группы ПТН-О-17

Согласнов Максим Сергеевич

 

ПРОВЕРИЛА:

Сахарова А.А.

 

Оценка ___________________

 

пос. Электроизолятор.

2018 год

Содержание

 

Введение стр. 3

1. База данных стр. 4

2. Система управления баз данных (СУБД) стр. 6

3. Виды базы данных стр. 7

4. Современные CASE – средства стр. 10

5. Классификация CASE – средства стр. 11

6. Архитектура базы данных стр. 13

7. Схема прохождения запроса к БД стр. 15

8. База Метаданных (БМД) стр. 16

9. Основные понятия реляционной модели стр.17

Заключение стр. 23

Список литературы стр. 25

 

 

Введение

База данных - это многогранное понятие. В общем случае под базой данных (БД) подразумевается совокупность сведений, объединенных по какому-то признаку. Например, к БД можно отнести телефонный справочник или прайс-лист компании.

На сегодняшний день в мире работают сотни миллионов персональных компьютеров. Ученые, экономисты, политики считают, что к началу третьего тысячелетия: количество компьютеров в мире сровняется с числом жителей развитых стран; большинство этих компьютеров будет включено в мировые информационные сети; вся накопленная человечеством к началу третьего тысячелетия информация, будет переведена в компьютерную форму, а вся информация будет готовиться при помощи компьютеров; вся информация будет бессрочно храниться в компьютерных сетях.

С появлением вычислительной техники, значительно упростились способы хранения, передачи и обработки информаций.

Для принятия обоснованных и эффективных решений в производственной деятельности, в управлении экономикой и в политике современный специалист должен уметь с помощью компьютеров и средств связи получать, накапливать, хранить и обрабатывать данные, представляя результат в виде наглядных документов. В современном обществе информационные технологии развиваются очень стремительно, они проникают во все сферы человеческой деятельности.

 

1.База данных

База данных - это многогранное понятие. В общем случае под базой данных (БД) подразумевается совокупность сведений, объединенных по какому-то признаку. Например, к БД можно отнести телефонный справочник или прайс-лист компании.

Информационные базы данных имеют и более узкое определение. Под ними понимают хранилище сведений, структурированных оптимальным для машинной обработки образом. Это наиболее распространенное определение, его лучше и принять за основу.

Любое предприятие, фирма, банк, учреждение обрабатывает большой объем информации, связанной как с внешними партнерами, так и с внутренними операциями, начиная от начисления заработной платы сотрудникам и заканчивая учетом операций с материальными и денежными средствами внутри и вне фирмы. Эти данные могут представлять собой бизнес-информацию (имя клиента, суммы платежей в платежных ведомостях, данные о сотрудниках и т. д.), предоставляться другой системой (информация о курсах валют, акций), носить временный характер (результаты промежуточных преобразований информации, имена временных файлов и т. д.). Независимо от типа используемой информации и способа работы с ней, данные должны быть логически организованы. Может понадобиться ввод новых данных, редактирование имеющихся, их просмотр и представление в виде отчета.

Табличный процессор Microsoft Excel позволяет хранить данные в одной или нескольких таблицах, проводить однотипные расчеты с большими наборами данных, формировать сводные таблицы и т. д. Однако в электронных таблицах данные не всегда структурированы, в связи с этим в записях таблицы имеется много повторений. Все это затрудняет корректировку и обработку данных. Более гибкие средства обработки данных представляет приложение Microsoft Access 2000.

 

 

2.Система управления базами данных (СУБД)

Система управления базами данных (СУБД) Microsoft Access 2000 поддерживает самую распространенную модель хранения данных - реляционную. Ссылка из одной таблицы на другую через какое-нибудь общее (ключевое) поле называется отношением (relation), а база данных, построенная на таком принципе, - реляционной.

Во всех областях человеческой деятельности, где необходимо проводить исследования, анализ, выработку и принятие решений с последующим их контролем – основным ресурсом этих действий является информация. Информационные ресурсы – это все виды информации, доступные пользователю и необходимые для выполнения стоящих перед ним задач и (или) повышающие эффективность его деятельности.

Если провести аналогию с природными и производственными ресурсами, то можно сказать, что для превращения природных ресурсов (полезные ископаемые, вода и т. д.) в производственные их подвергают определенной первичной обработке, например, обогащение полезных ископаемых. Информационные ресурсы, для того, чтобы они могли быть использованы в вышеперечисленных процессах, также должны быть подвергнуты определенной обработке. После первичной обработки они накапливаются в информационных фондах предприятий, организаций и др. Информационные фонды – это информационные ресурсы, организованные специальным образом для повышения эффективности информационной работы.

Сбор, упорядочение, хранение, обработку и выдачу пользователям информационных ресурсов осуществляют АИС. Под информационным обеспечением АИС понимается система реализованных решений по объемам, размещению и формам организации информации, циркулирующей в АИС при ее функционировании. Специфическими формами организации информации в АИС являются:

 

 

3.Виды базы данных

База данных (БД) – поименованная, целостная, единая система данных, организованная по определенным правилам, которые предусматривают общие принципы описания, хранения и обработки данных;

База знаний (БЗ) – формализованная система сведений о некоторой предметной области, содержащая данные о свойствах объектов, закономерностях процессов и явлений и правила использования в задаваемых ситуациях этих данных для принятия новых решений.

В БЗ центральным понятием является – представление знаний в информационных системах, т. е. формализация мета-процедур, используемых биологическими объектами при решении интеллектуальных задач.

Базы данных являются ядром информационного обеспечения АИС. В них должна быть представлена информация, отражающая различные направления деятельности организации и пригодная для проведения всестороннего анализа. Хранилище данных, которое является следующим этапом развития БД выполняет следующие функции:

Собирает информацию из различных источников, прежде всего из оперативных приложений АИС, а также от внешних источников, например, организаций по исследованию рынка, лабораторий по оценке качества, консалтинговых компаний и независимых аналитиков.

4.Современные CASE-средства

Современные CASE-средства (Computer-Aided Software/System Engineering) охватывают обширную область поддержки многочисленных технологий проектирования информационных систем (ИС): от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации, покрывающих весь жизненный цикл (ЖЦ) программного обеспечения (ПО).

Наиболее трудоемкими этапами разработки ИС являются этапы анализа и проектирования, в процессе которых CASE-средства обеспечивают качество принимаемых технических решений и подготовку проектной документации. При этом большую роль играют методы визуального представления информации. Это предполагает построение структурных или иных диаграмм в реальном масштабе времени, использование многообразной цветовой палитры, сквозную проверку синтаксических правил. Графические средства моделирования предметной области позволяют разработчикам в наглядном виде изучать существующую ИС, перестраивать ее в соответствии с поставленными целями и имеющимися ограничениями.

В разряд CASE-средств попадают как относительно простые системы для персональных компьютеров с весьма ограниченными возможностями, так и сложные системы для неоднородных вычислительных платформ и операционных сред. Так, современный рынок программных средств насчитывает около 300 различных CASE-средств, наиболее мощные из которых, так или иначе, используются практически всеми ведущими разработчиками.

Обычно к CASE-средствам относят любое программное средство, автоматизирующее ту или иную совокупность процессов жизненного цикла ПО и обладающее следующими основными характерными особенностями:

- мощные графические средства для описания и документирования ИС, обеспечивающие удобный интерфейс с разработчиком и развивающие его творческие возможности;

- интеграция отдельных компонент CASE-средств, обеспечивающая управляемость процессом разработки ИС;

- использование специальным образом организованного хранилища проектных метаданных (репозитория).

Интегрированное CASE-средство (или комплекс средств, поддерживающих полный ЖЦ ПО) содержит следующие компоненты:

- репозиторий, являющийся основой CASE-средства. Он должен обеспечивать хранение версий проекта и его отдельных компонентов, синхронизацию поступления информации от различных разработчиков при групповой разработке, контроль метаданных на полноту и непротиворечивость;

- графические средства анализа и проектирования, обеспечивающие создание и редактирование иерархически связанных диаграмм, образующих модели ИС;

- средства разработки приложений, включая языки 4GL и генераторы кодов;

- средства конфигурационного управления;

- средства документирования;

- средства тестирования;

- средства управления проектом;

- средства реинжиниринга.

Все современные CASE-средства могут быть классифицированы в основном по типам и категориям. Классификация по типам отражает функциональную ориентацию CASE-средств на те или иные процессы ЖЦ. Классификация по категориям определяет степень интегрированности по выполняемым функциям и включает отдельные локальные средства, решающие небольшие автономные задачи (tools), набор частично интегрированных средств, охватывающих большинство этапов жизненного цикла ИС (toolkit) и полностью интегрированные средства, поддерживающие весь ЖЦ ИС и связанные общим репозиторием. Помимо этого, CASE-средства можно классифицировать по следующим признакам:

- применяемым методологиям и моделям систем и БД;

- степени интегрированности с СУБД;

- доступным платформам.

 

5.Классификация CASE – средств

Классификация по типам в основном совпадает с компонентным составом CASE-средств и включает следующие основные типы:

- средства анализа (Upper CASE), предназначенные для построения и анализа моделей предметной области (Design/IDEF, BPwin);

- средства анализа и проектирования (Middle CASE), поддерживающие наиболее распространенные методологии проектирования и использующиеся для создания проектных спецификаций (Vantage Team Builder, Designer/2000, Silverrun, PRO-IV, CASE.Аналитик). Выходом таких средств являются спецификации компонентов и интерфейсов системы, архитектуры системы, алгоритмов и структур данных;

- средства проектирования баз данных, обеспечивающие моделирование данных и генерацию схем баз данных (как правило, на языке SQL) для наиболее распространенных СУБД. К ним относятся ERwin, S-Designor и DataBase Designer. Средства проектирования баз данных имеются также в составе CASE-средств Vantage Team Builder, Designer/2000, Silverrun и PRO-IV;

- средства разработки приложений. К ним относятся средства 4GL, JAM, PowerBuilder, Developer/2000, New Era, SQL Windows, Delphi и др.) и генераторы кодов, входящие в состав Vantage Team Builder, PRO-IV и частично - в Silverrun;

- средства реинжиниринга, обеспечивающие анализ программных кодов и схем баз данных и формирование на их основе различных моделей и проектных спецификаций. Средства анализа схем БД входят в состав Vantage Team Builder, PRO-IV, Silverrun, Designer/2000, ERwin, S-Designor, Rational Rose. В области анализа программных кодов наибольшее распространение получают объектно-ориентированные CASE-средства, обеспечивающие реинжиниринг программ на языке С++ (Rational Rose, Object Team).

Вспомогательные типы включают:

- средства планирования и управления проектом (SE Companion, Microsoft Project и др.);

- средства конфигурационного управления (PVCS);

- средства тестирования (Quality Works);

- средства документирования (SoDA).

На сегодняшний день наиболее распространенными CASE-средствами являются:

- Vantage Team Builder;

- Rational Rose;

- Designer/2000;

- Silverrun;

- ERwin+BPwin;

- S-Designor;

- ARIS.

В большинстве CASE-средств в целях автоматизации проектирования БД реализована семантическая модель данных, которая требует отдельного рассмотрения.

6.Архитектура базы данных

В процессе научных исследований, посвященных тому, как именно должна быть устроена СУБД, предлагались различные способы реализации. Самым жизнеспособным из них оказалась предложенная американским комитетом по стандартизации ANSI (American National Standards Institute) трехуровневая система организации БД.

- Уровень внешних моделей — самый верхний уровень, где каждая модель имеет свое «видение» данных. Этот уровень определяет точку зрения на БД отдельных приложений. Каждое приложение видит и обрабатывает только те данные, которые необходимы именно этому приложению. Например, система распределения работ использует сведения о квалификации сотрудника, но ее не интересуют сведения об окладе, домашнем адресе и телефоне сотрудника, и наоборот, именно эти сведения используются в подсистеме отдела кадров.

- Концептуальный уровень — центральное управляющее звено, здесь база данных представлена в наиболее общем виде, который объединяет данные, используемые всеми приложениями, работающими с данной базой данных. Фактически концептуальный уровень отражает обобщенную модель предметной области (объектов реального мира), для которой создавалась база данных. Как любая модель, концептуальная модель отражает только существенные, с точки зрения обработки, особенности объектов реального мира.

- Физический уровень — собственно данные, расположенные в файлах или в страничных структурах, расположенных на внешних носителях информации.

Эта архитектура позволяет обеспечить логическую (между уровнями 1 и 2) и физическую (между уровнями 2 и 3) независимость при работе с данными. Логическая независимость предполагает возможность изменения одного приложения без корректировки других приложений, работающих с этой же базой данных. Физическая независимость предполагает возможность переноса хранимой информации с одних носителей на другие при сохранении работоспособности всех приложений, работающих с данной базой данных.

Выделение концептуального уровня позволило разработать аппарат централизованного управления базой данных.

 

7.Схема прохождения запроса к БД

- Пользователь посылает СУБД запрос на получение данных из БД.

- Анализ прав пользователя и внешней модели данных, соответствующей данному пользователю, подтверждает или запрещает доступ данного пользователя к запрошенным данным.

- В случае запрета на доступ к данным СУБД сообщает пользователю об этом (стрелка 12) и прекращает дальнейший процесс обработки данных, в противном случае СУБД определяет часть концептуальной модели, которая затрагивается запросом пользователя.

- СУБД получает информацию о запрошенной части концептуальной модели.

- СУБД запрашивает информацию о местоположении данных на физическом уровне (файлы или физические адреса).

- В СУБД возвращается информация о местоположении данных в терминах операционной системы.

- СУБД вежливо просит операционную систему предоставить необходимые данные, используя средства операционной системы.

- Операционная система осуществляет перекачку информации из устройств хранения и пересылает ее в системный буфер.

- Операционная система оповещает СУБД об окончании пересылки.

- СУБД выбирает из доставленной информации, находящейся в системном буфере, только то, что нужно пользователю, и пересылает эти данные в рабочую область пользователя.

 

8. База Метаданных (БМД)

БМД — это База Метаданных, именно здесь и хранится вся информация об используемых структурах данных, логической организации данных, правах доступа пользователей и, наконец, физическом расположении данных. Для управления БМД существует специальное программное обеспечение администрирования баз данных, которое предназначено для корректного использования единого информационного пространства многими пользователями.

Всегда ли запрос проходит полный цикл? Конечно, нет. СУБД обладает достаточно развитым интеллектом, который позволяет ей не повторять бессмысленных действий. И поэтому, например, если этот же пользователь повторно обратится к СУБД с новым запросом, то для него уже не будут проверяться внешняя модель и права доступа, а если дальнейший анализ запроса покажет, что данные могут находиться в системном буфере, то СУБД осуществит только 11 и 12 шаги в обработке запроса.

Разумеется, механизм прохождения запроса в реальных СУБД гораздо сложнее, но и эта упрощенная схема показывает, насколько серьезными и сложными должны быть механизмы обработки запросов, поддерживаемые реальными СУБД

 

9. Основные понятия реляционной модели

Одним из основных преимуществ реляционной модели является ее однородность. Все данные рассматриваются как хранимые в таб­лицах, в которых каждая строка имеет один и тот же формат. Каждая строка в таблице представляет некоторый объект реального мира или соотношение между объектами.

Основными понятиями, с помощью которых определяется реля­ционная модель, являются следующие: домен, отношение, кортеж, кардинальность, атрибуты, степень, первичный ключ. Соотношение этих понятий иллюстрируется рисунком.

Домен — это совокупность значений, из которой берутся значе­ния соответствующих атрибутов определенного отношения. С точки зрения программирования, домен — это тип данных, определяемый системой (стандартный) или пользователем.

Первичный ключ — это столбец или некоторое подмножество столбцов, которые уникально, т. е. единственным образом опреде­ляют строки. Первичный ключ, который включает более одного столбца, называется множественным, или комбинированным, или составным. Правило целостности объектов утверждает, что первич­ный ключ не может быть полностью или частично пустым.

Остальные ключи, которые можно также использовать в качест­ве первичных, называются потенциальными или альтернативными ключами.

Внешний ключ — это столбец или подмножество одной таблицы, который может служить в качестве первичного ключа для другой таблицы. Внешний ключ таблицы является ссылкой на первичный ключ другой таблицы. Правило ссылочной целостности гласит, что внешний ключ может быть либо пустым, либо соответствовать зна­чению первичного ключа, на который он ссылается. Внешние клю­чи являются неотъемлемой частью реляционной модели, поскольку реализуют связи между таблицами базы данных.

Внешний ключ, как и первичный ключ, тоже может представ­лять собой комбинацию столбцов. На практике внешний ключ все­гда будет составным (состоящим из нескольких столбцов), если он ссылается на составной первичный ключ в другой таблице. Количество столбцов и их типы данных в первичном и внешнем ключах совпадают.

Если таблица связана с несколькими другими таблицами, она может иметь несколько внешних ключей.

Модель предъявляет к таблицам следующие требования:

1) данные в ячейках таблицы должны быть структурно неделимыми

2) данные в одном столбце должны быть одного типа;

3) каждый столбец должен быть уникальным (недопустимо дуб­лирование столбцов);

4) столбцы размещаются в произвольном порядке;

5) строки размещаются в таблице также в произвольном по­рядке;

6) столбцы имеют уникальные наименования.

Концепция реляционной модели определяется следую­щими двенадцатью правилами.

1. Правило информации. Вся информация в базе данных должна быть предоставлена исключительно на логическом уровне и только одним способом — в виде значений, содержащихся в таблицах.

2. Правило гарантированного доступа. Логический доступ ко всем и каждому элементу данных (атомарному значению) в реляци­онной базе данных должен обеспечиваться путем использования комбинации имени таблицы, первичного ключа и имени столбца.

3. Правило поддержки недействительных значений. В реляцион­ной базе данных должна быть реализована поддержка недействи­тельных значений, которые отличаются от строки символов нулевой длины, строки пробельных символов, от нуля или любого другого числа и используются для представления отсутствующих данных не­зависимо от типа этих данных.

4. Правило динамического каталога, основанного на реляционной модели. Описание базы данных на логическом уровне должно быть представлено в том же виде, что и основные данные, чтобы пользо­ватели, обладающие соответствующими правами, могли работать с ним с помощью того же реляционного языка, который они приме­няют для работы с основными данными.

5. Правило исчерпывающего подъязыка данных. Реляционная сис­тема может поддерживать различные языки и режимы взаимодейст­вия с пользователем (например, режим вопросов и ответов). Однако должен существовать по крайней мере один язык, операторы кото­рого можно представить в виде строк символов в соответствии с не­которым четко определенным синтаксисом и который в полной мере поддерживает следующие элементы:

- определение данных;

- определение представлений;

- обработку данных (интерактивную и программную);

- условия целостности;

- идентификацию прав доступа;

- границы транзакций (начало, завершение и отмена).

6. Правило обновления представлений. Все представления, которые теоретически можно обновить, должны быть доступны для обновления,

7. Правило добавления, обновления и удаления. Возможность рабо­тать с отношением как с одним операндом должна существовать не

только при чтении данных, но и при добавлении, обновлении и уда­лении данных.

8. Правило независимости физических данных. Прикладные про­граммы и утилиты для работы с данными должны на логическом уровне оставаться нетронутыми при любых изменениях способов хранения данных или методов доступа к ним.

9. Правило независимости логических данных. Прикладные про­граммы и утилиты для работы с данными должны на логическом уровне оставаться нетронутыми при внесении в базовые таблицы любых изменений, которые теоретически позволяют сохранить не­тронутыми содержащиеся в этих таблицах данные.

10. Правило независимости условий целостности. Должна существо­вать возможность определять условия целостности, специфические для конкретной реляционной базы данных, на подъязыке реляционной базы данных и хранить их в каталоге, а не в прикладной программе.

11. Правило независимости распространения. Реляционная СУБД не должна зависеть от потребностей конкретного клиента.

12. Правило единственности. Если в реляционной системе есть низкоуровневый язык (обрабатывающий одну запись за один раз), то должна отсутствовать возможность использования его для того, чтобы обойти правила и условия целостности, выраженные на реля­ционном языке высокого уровня (обрабатывающем несколько запи­сей за один раз).

Правило 2 указывает на роль первичных ключей при поиске ин­формации в базе данных. Имя таблицы позволяет найти требуемую таблицу, имя столбца позволяет найти требуемый столбец, а первичный ключ позволяет найти строку, содержащую искомый элемент данных.

Правило 3 требует, чтобы отсутствующие данные можно было представить с помощью недействительных значений (NULL).

Правило 4 гласит, что реляционная база данных должна сама себя описывать. Другими словами, база данных должна содержать на­бор системных таблиц, описывающих структуру самой базы данных.

Правило 5 требует, чтобы СУБД использовала язык реляци­онной базы данных, например SQL. Такой язык должен поддержи­вать все основные функции СУБД — создание базы данных, чтение и ввод данных, реализацию защиты базы данных и т. д.

Правило 6 касается представлений, которые являются вир­туальными таблицами, позволяющими показывать различным поль­зователям различные фрагменты структуры базы данных. Это одно из правил, которые сложнее всего реализовать на практике.

Правило 7 акцентирует внимание на том, что базы данных по своей природе ориентированы на множества. Оно требует, чтобы операции добавления, удаления и обновления можно было выпол­нять над множествами строк. Это правило предназначено для того, чтобы запретить реализации, в которых поддерживаются только операции над одной строкой.

Правила 8 и 9 означают отделение пользователя и прикладной программы от низкоуровневой реализации базы дан­ных. Они утверждают, что конкретные способы реализации хране­ния или доступа, используемые в СУБД, и даже изменения структу­ры таблиц базы данных не должны влиять на возможность пользо­вателя работать с данными.

Правило 10 гласит, что язык базы данных должен поддерживать ограничительные условия, налагаемые на вводимые данные и дейст­вия, которые могут быть выполнены над данными.

Правило 11 гласит, что язык базы данных должен обеспечивать возможность работы с распределенными данными, расположенны­ми на других компьютерных системах.

Правило 12 предотвращает использование других возможностей для работы с базой данных, помимо языка базы дан­ных, поскольку это может нарушить ее целостность.

 

Заключение

Преимущества использования БД

Рассмотрим, какие преимущества получает пользователь при использовании БД как безбумажной технологии:

- Компактность

Информация хранится в БД, нет необходимости хранить многотомные бумажные картотеки

- Скорость

Скорость обработки информации (поиск, внесение изменений) компьютером намного выше ручной обработки

- Низкие трудозатраты

Нет необходимости в утомительной ручной работе над данными

- применимость

Всегда доступна свежая информация

Дополнительные преимущества появляются при использовании БД в многопользовательской среде, поскольку становится возможным осуществлять централизованное управление данными.

Современные системы управления базами данных обеспечивают как физическую (независимость от способа хранения и метода доступа), так и логическую независимость данных (возможность изменения одного приложения без изменения остальных приложений, работающих с этими же данными).

Современные СУБД дают возможность включать в них не только текстовую и графическую информацию, но и звуковые фрагменты и даже видеоклипы.

Простота использования СУБД позволяет создавать новые базы данных, не прибегая к программированию, а пользуясь только встроенными функциями. СУБД обеспечивают правильность, полноту и непротиворечивость данных, а также удобный доступ к ним.

Популярные СУБД - FoxPro, Access for Windows, Paradox. Для менее сложных применений вместо СУБД используются информационно-поисковые системы (ИПС), которые выполняют следующие функции:

- хранение большого объема информации;

- быстрый поиск требуемой информации;

- добавление, удаление и изменение хранимой информации;

- вывод ее в удобном для человека виде.

 

Список литературы

1) https://studopedia.ru/1_82884_tema--avtomatizatsiya-u..

2) https://pandia.ru/text/77/211/89629.php

3) https://bukvi.ru/computer/avtomatizirovannye-bazy-dann..

4) https://studfiles.net/preview/5275392/page:14/

5) https://refdb.ru/look/1665877-pall.html

6) https://www.bestreferat.ru/comments-2-201055-1.html