Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Расписание'
Необходимо подготовить и сдать курсовую работу по направлению профиля. По вопросам, связанным со сдачей курсовой работы, обращаться на кафедру финансо...полностью>>
'Программа'
Место проведения семинара: Конференц-зал Министерства жилищно-коммунального хозяйства Республики Башкортостан (г. Уфа, ул. Ст. Халтурина, 28, 5 этаж)....полностью>>
'Конкурс'
Это письмо содержит актуальную информацию для учителей, классных руководителей старших классов, родителей и старшеклассников. Пожалуйста, ознакомьте с...полностью>>
'Инструкция'
1.1 Основное назначение должности состоит в обеспечении непрерывного педагогического процесса в урочное и внеурочное время, в организации внеурочной в...полностью>>

Главная > Документ

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

О. Л. Голицына, Т. Л. Партыка, И. И. Попов

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ

Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации

в качестве учебного пособия для студентов учреждений среднего

профессионального образования, обучающихся по группе

специальностей 0600 Экономика и управление

Москва ФОРУМ - ИНФРА-М

2006

УДК 004.2(075.32) ББК 32.973-02я723 Г60

Рецензенты: канд. техн. наук, доцент кафедры «Проектирование АИС»

РЭА им. Г. В. Плеханова Ю. Г, Бачинин; доктор экономических наук, профессор, декан факультета «Информатика»

в НОУ «Московский международный институт эконометрики, информатики, финансов и права» (ММИЭИФП) А. Л. Емельянов

Г60

Голицына О. Л., Партыка Т. Л., Попов И. И.

Системы управления базами данных: Учеб. пособие. — М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006. — 432 с: ил. — (Профессиональное образование).

ISBN 5-8199-0251-3 (ФОРУМ) ISBN 5-16-002564-2 (ИНФРА-М)

В учебном пособии рассматриваются основные подходы и направле­ния развития систем баз данных. Анализируются классические машин­но-ориентированные формы представления информации и данных. Рас­сматриваются типовые модели физической и логической организации данных. Исследуется архитектура средств доступа к данным. На примере системы FoxPro (система программирования с элементами СУБД) иллю­стрируются практические аспекты разработки фактографических и доку­ментальных информационных систем. Достаточно подробно описывают­ся возможности SQL как базового языка для профессиональной работы с реляционными базами данных. Необходимое внимание уделяется пробле­мам моделирования и проектирования баз данных.

Для студентов экономических специальностей.

УДК 004.2(075.32) ББК 32.973-02я723

ISBN 5-8199-0251-3 (ФОРУМ) ISBN 5-16-002564-2(ИНФРА-М)

© ©

О. Л. Голицына, Т. Л. Партыка, И. И. Попов, 2006 ИД «ФОРУМ», 2006

Введение

Создание вычислительной техники, компьютеров с исторической точки зрения явилось выдающимся результатом развития электротехники и технических знаний в целом. Постепенно наращивалась память, повышался уровень программного обеспечения, и компьютеры стали приобретать не только вычислительные, но и другие функции. В истории развития компьютеризации информационных процессов и систем выделяются следующие этапы:

  • технический период (приблизительно с 1946 по 1964 г.), в течение которого сложились основные представления о структуре универсальных электронных вычислительных машин (ЭВМ), определилась архитектура и типы устройств; • программный период (с 1954 по 1970 г.), за который выработалась современная классификация программных средств, их структур и взаимосвязей, сложились языки программирования, разработаны компиляторы и принципы процедур ной обработки;

  • информационный период (с 1970 г. по настоящее время) — в центре внимания исследователей и разработчиков оказываются структуры данных, языки описания (ЯОД) и манипулирования (ЯМД) данными, непроцедурные подходы к построению систем обработки информации;

  • гуманитарный период (с начала 90-х гг. прошлого века), связанный с резким возрастанием круга пользователей АИТ и повышением роли интерфейсных и навигационных возможностей соответствующих систем. Кроме этого, основные черты новых информационных технологий связаны с усилением персонального характера компьютера и расширением возможностей пользователя. Если традиционные системы были подчинены производителю информации и доводили одинаковое содержание до всех адресатов, то новые технологии направлены на индивидуального пользователя, предоставляя возможность получения информации, нужной именно ему. Заметим здесь, что каждый из перечисленных периодов был отмечен взрывообразным развитием и преимущественным влиянием соответствующего фактора информатизации:

  • аппаратурный фактор (технические средства информатизации);

  • программный (программные средства и системы);

  • информационный (собственно информация, т. е. сигналы, сообщения, массивы данных, файлы и базы данных);

  • человеческий фактор (интеллектуальные усилия и человеческий труд, затрачиваемые на решение задач предметной области).

Приходится констатировать, что «локомотивом» здесь явля­ются технические средства — темпы развития ЭВМ поистине фантастичны. Еще в 1984 г. американские газетчики писали:

«В 1953 г. ЭВМ с памятью 64 Кбайт стоила 1 млн. долл., сейчас она стоит менее 1 тыс. долл. Если бы автомобили раз­вивались в течение последних 20 лет теми же темпами, как компьютеры, то сегодня роллс-ройс стоил бы 3,0 долл., прохо­дил миллион миль на галлоне бензина, развивал мощность лайнера «Queen Elisabeth» и 2 автомобиля помещались бы на кончике пера».

Добавим здесь, что сегодняшние темпы еще выше. Напри­мер, если микропроцессор Pentium IV «Northwood» (2002 г.) со­держал 42 млн транзисторов, то Pentium IV «Prescott» (2004 г.) — 125 млн. [17].

Следом тянется программное обеспечение, являющееся «те­нью» своего «старшего брата» (известно, что с появлением но­вых процессоров многие приложения приходится перекомпили­ровать, несмотря на декларации разработчиков об «обратной со­вместимости»), затем — средства обработки и поиска данных (здесь большие трудности с управлением захлестывающим потоком мультимедийных данных). К сожалению, массовые пользо­ватели (несмотря на упомянутый взрывообразный рост их чис­ленности) являются самым «слабым» звеном всей этой цепочки.

Базы данных (БД) и системы управления ба­зами данных (СУБД) по своему происхождению относят­ся к 3-му этапу вышеприведенной периодизации. Они пережили бум и период взрывообразного развития в свое время и сейчас продолжают гармонично развиваться, следуя динамике роста технических средств и программного обеспечения.

Сегодня трудно себе представить сколько-нибудь значимую информационную систему, которая бы не имела в качестве ос­новы или важной составляющей базу данных. Концепции и тех­нологии баз данных складывались постепенно и всегда были тесно связаны с развитием систем автоматизированной обработ­ки информации. Создание баз данных после появления реляци­онного подхода превратилось из искусства в науку, но, как по­казала практика последних лет, все же окончательно его не ис­ключившая. Тем не менее сейчас это вполне сложившаяся дисциплина (хотя являющаяся скорее инженерной, чем чисто научной), основанная на достаточно формализованных подходах и включающая широкий спектр приемов и методов создания баз данных.

Назначение систем управления базами данных — обеспечение в течение длительного времени их сохранности, а также возможностей выборки и актуализации. Данные существу­ют всегда, пока есть потребность в их использовании, хотя ха­рактер использования и пути извлечения практической пользы могут быть самыми разными: от оперативной актуализации зна­чений до уничтожения данных, от их использования для совер­шенствования сложных систем управления до формирования «чемоданов компромата».

Базы данных в стремительно, а в какой-то степени и сумбур­но развивающихся информационных технологиях — это сравни­тельно консервативное направление, где СУБД и сами базы представляют собой «долговременные сооружения». Элементная база ЭВМ и парадигмы программирования меняются быстрее, чем хранимые данные теряют актуальность.

В таких условиях, в отличие от прикладных программистов, создатели баз данных (от разработчиков СУБД до администрато­ров БД) должны постоянно помнить о проблеме «наследствен­ности» — о том, как интегрировать в создаваемую систему на­следуемые данные, находящиеся под управлением устаревшей СУБД, и о том, как построить систему, чтобы вновь создаваемые данные могли быть, в свою очередь, наследованы следующим поколением систем и разработчиков.

Достаточно консервативны и концепции баз данных. Эта консервативность  не только следствие  свойства «долговечности», но и того факта, что базы вторичны по отношению к опи­сываемым ими реальным процессам и объектам, достаточно стабильным и типичным. Кроме того, модели данных строились в значительной степени «по аналогии» с организационными и технологическими структурами — иерархическими, сетевыми, матричными.

Широкое использование баз данных различными категория­ми пользователей привело, с одной стороны, к созданию интер­фейсов, требующих минимум времени на освоение средств управления системой, а с другой — к построению мощных, гиб­ких СУБД, имеющих в том числе развитые средства защиты дан­ных от случайного или преднамеренного разрушения. Появи­лись и средства автоматизации разработки, позволяющие соз­дать базу данных любому пользователю, даже не владеющему основами теории БД.

Возможности накапливать и оперативно обрабатывать боль­шие объемы информации, характеризующие деятельность пред­приятий за достаточно длительные периоды и в различных ас­пектах, дали новый импульс к развитию аналитических систем. Такого рода системы поддержки принятия решений обычно ис­пользуются для оценки и выбора альтернативных решений, про­гнозирования, идентификации объектов и состояний и т. д.

Базы данных — это уже достаточно хорошо проработанная научная дисциплина. Существует множество, в том числе и фундаментальных, работ и учебников (на материал которых ав­торы опирались при подготовке этого учебника и которые убе­дительно рекомендуют тем, кто серьезно интересуется этой про­блематикой), среди них необходимо выделить такие моногра­фии, как «Организация баз данных в вычислительных системах» Дж. Мартина, «Введение в системы баз данных» К. Дейта, «Ал­горитмы и структуры данных» Н. Вирта, «SQL» Дж. Гроффа и П. Вайнберга.

В первой главе определены основные понятия, относятся к базам и банкам данных, приведена классификация компонент систем управления данными, определены их назначение и ос­новные функции. Приведены типовые модели физической орга­низации данных, акцентирующие внимание на различиях в ва­риантах структур и связей. Рассматриваются схемы организации данных для линейных, иерархических и сетевых структур. Обсу­ждаются архитектуры организации данных на уровне файловых компонент. Примерные схемы управления данными в файловой системе ОС и СУБД дают для этих двух случаев наглядное пред­ставление о принципиальных различиях организации процессов и разделении функций между компонентами.

Глава 2 посвящена проблемам моделирования баз данных. Определяются стадии проектирования и объекты моделирова­ния. Обсуждаются различия подходов к моделированию предмет­ных областей, характерных для фактографических и докумен­тальных баз данных. Подробно рассматривается содержание кон­цептуального и логического этапа проектирования. Описывается пример проектирования реляционной базы данных, включая тех­нологию проектирования и нормализации отношений.

Третья глава рассматривает систему FoxPro, являющуюся «пограничным продуктом» между СУБД и системами програм­мирования. Описываются типы данных и операторы языка, соз­дание и модификация базы данных, создание и модификация форматов представления данных. Приводится пример использо­вания табличной СУБД FoxPro для построения системы доку­ментального (в том числе полнотекстового) поиска.

Глава 4 посвящена описанию SQL (на примере MS SQL Server 7.0), который является стандартным языком для работы с реляционными базами данных. Возможности использования операторов языка рассматриваются на серии примеров, иллюст­рирующих этапы создания и использования базы данных, описа­ние проектирования которой приведено в гл. 3. Рассматривают­ся транзакции, организация управления доступа пользователей к объектам БД, программирование процессов управления обработ­кой данных (представления, хранимые процедуры, триггеры).

В приложениях приводятся глоссарий терминов, краткие ан­нотации команд и функций системы FoxPro, методические ука­зания по выполнению лабораторных работ, примеры отчетов о подобных лабораторных работах.

Авторы расположили материал в той исторической последовательности, в которой возникали и развивались соответствую­щие средства управления данными и их языковые средства. Это не значит, что читателю обязательно надо сначала прорываться сквозь дебри «сбалансированных деревьев» и «инверсных спи­сков». Он может сразу перейти к рассмотрению на примерах процессов создания и управления данными в различных сре­дах — FoxPro (гл. 3), MS SQL Server (гл. 4), а в случае необходимости — вернуться назад и поинтересоваться, «как оно там на самом деле устроено».

Учебное пособие базируется на материалах, накопленных авторами в процессе практической и исследовательской дея­тельности, а также преподавания в МИФИ, МИСИ, МЭСИ, РГГУ, РЭА им. Г. В. Плеханова, МФПА (Международная фи­нансово-промышленная академия). Авторы выражают благодар­ность коллегам, принявшим участие в обсуждении материала: Н. В. Максимову, А. А. Емельянову, а также студентам РГГУ, МФПА и РЭА им. Г. В. Плеханова за предоставленные иллюст­ративные материалы.

Глава 1

УПРАВЛЕНИЕ ДАННЫМИ

ФАЙЛОВЫЕ СИСТЕМЫ И БАЗЫ ДАННЫХ

Системы управления базами данных (СУБД), являющиеся предметом настоящего учебного пособия, не «висят в воздухе», а прочно встроены в окружение, включающее различные уровни и типы как программных средств, так и информационных процессов и структур.

Понятие «управление данными» (data management) впервые появляется задолго до баз данных (БД) и систем управления базами данных (СУБД) в качестве одной из основных функций операционной системы (ОС) ЭВМ [24].

 

Рис. 1.1. Управление данными в ОС и СУБД

 На рис. 1.1 приводится более или менее полная диаграмма различных траекторий управления данными (стрелки означают выдачу запроса на данные, передача данных осуществляется в обратном направлении).

Слева проходят связи, осуществляемые пользователем (или прикладной программой), с данными через операционную систему (точнее, файловую систему — ФС ОС). ФС открывает файл и передает данные порциями (записями) пользователю (и обратно).

Справа на рисунке отображены связи, реализуемые СУБД. При этом СУБД может использовать или же нет возможности ФС. В первом случае база данных (БД) cостоит из многих файлов, управляемых ОС (ФС), и выборка данных существляется файловой системой. Во втором — БД состоит из одного или небольшого числа файлов ОС и все функции по управлению данными (выборка, вставка, исключение, коррекция) принимает на себя СУБД.

В связи с этим прежде всего необходимо дать представление о структурах информации в ЭВМ, включая такие объекты, как элементы данных, агрегаты данных, записи, файлы, базы данных и программные средства, с ними связанные.

1.1. Информация, данные и их представление в ЭВМ

Уровни информационных процессов 

Данное понятие характеризует степень связи информационных процессов с предметной областью информационные технологии; информационные системы; информационные ресурсы:

  • автоматизированную информационную технологию   (АИХ,   И Т) определим как целенаправленное и согласованное использование: технических средств информатизации   (аппаратурный   фактор);  

  • программных средств и систем (программный фактор);

  • информационных массивов и баз данных (информационный фактор);

  • интеллектуальных усилий и человеческого труда (человеческий,  гуманитарный фактор) для решения задачи  (задач) предметной области;

  • информационные  системы   (АИС, ИС) определяются как комплексы информационных технологий, ориентированных на процедуры сбора, обработки, хранения, поиска, передачи и отображения информации предметной области;

  • информационные ресурсы (ИР) — комплексы соответствующих информационных систем, рассматриваемые прежде всего на социально-экономических уровнях описания и применения.

В принципе можно утверждать, что информационные технологии являются менее зависимыми от структуры и специфики предметной области, чем информационные системы и/или ресурсы, однако эта связь всегда существует.

База данных на уровне информационных технологий [2, 3, 4, 23] представляет собой коллекцию информации, обычно совокупность многих файлов, доступ к которой осуществляется либо через ФС ОС, либо посредством простых СУБД (точнее, систем программирования с элементами СУБД), таких, как Access, Foxpro (см. гл. 3).

На уровне информационных систем [2, 10, 24] БД является компонентой модели предметной области ИС и обычно поддерживается мощной СУБД (Oracle, Adabas, SQL Server, см. гл. 4), автономно реализующей основные операции доступа к данным, размещенным в небольшом количестве файлов ОС, без активной эксплуатации возможности ФС.

На уровне информационных ресурсов [2, 10, 26] БД представляет собой предметно-ориентированную коллекцию информации, содержащую несколько миллионов записей (например, INPADOC — БД по патентным документам, INSPEC — БД по техническим наукам, MEDLINE — по медицине и пр.). В качестве программного обеспечения здесь обычно используются автоматизированные информационно-поисковые системы (АИПС), ориентированные на поиск и представление слабоструктурированной текстовой информации (STAIRS, IRBIS и пр., см. [3, 10, 26]).

Классификация информации

Понятие информация является таким же фундаментальным, как материя, энергия и другие философские категории. Это атрибут, свойство сложных систем, связанное с их развитием и самоорганизацией. Известно большое количество различных определений информации, данных, знаний и пр. Мы здесь ограничимся только рассмотрением некоторых практически важных понятий и определений.

Основаниями (признаками) классификации информации могут быть (табл. 1.1):

  • структура данных и форма представления информации;

  • содержание, предметная область применения (получения).

Таблица 1.1. Основные классы информации по структуре, форме и содержанию

 

Основание для классификации

Классы информации

Уровни сложности

Сигнал

Сообщение, документ

Информационный массив

Информацион­ный ресурс

Тип сигнала

Аналоговая (непрерывная)

Цифровая (дискретная)

-

-

Уровни доступа и организации

Данные в регист­ровой памяти ЭВМ

Данные в опера­тивной памяти

Файлы данных на внешних устройствах

Базы данных

Способы кодирования и представления (дан­ные, файлы и БД)

Цифровая (вычис­лительные дан­ные, двоичные)

Символьная (ал­фавитно-цифро­вая, строчная)

Графическая

Мультимедийная

Организация данных (файлы и БД)

Табличная

Текстовая

Графическая (мульти­медиа)

-

Содержание

Биржевая и фи­нансовая

Экономическая, коммерческая, деловая

Научно-техническая, правовая, медицин­ская

Потребитель­ская, бытовая, развлекательная

Отметим, что разделение информации на табличную (числовую), текстовую и графическую отражает последовательность, в которой эти виды «осваивались» компьютерами. Первоначальные языки программирования (ЯП) были рассчитаны прежде всего на обработку числовой (Fortran, Algol), нежели символьной информации. Раньше появляются и табличные базы данных, так­же преимущественно рассчитанные на обработку числовых таблиц (файлов). Затем осваиваются текстовые файлы (текстовые редакторы) и текстовые БД (автоматизированные информационно-поисковые системы — библиографические и полнотекстовые). Наконец, с существенным повышением быстродействия и емкости памяти компьютеров, на сцену выходят графические и другие мультимедийные файлы (графические, аудио-, видеоредакторы). Говорить о графических (мультимедиа) базах данных и ЛИС пока все же преждевременно.

Интересно, что эта последовательность прямо противоположна той, в которой данные виды информации осваивает человек. Действительно, сначала он знакомится с графическими образами (птички, цветочки и бабочки на шкафчиках для одежды в детском саду), затем учится читать и писать, а только потом осваивает таблицу умножения.

В то время как классификация по структуре и форме является более характерной и важной с точки зрения информационных систем и технологий, классификация по содержанию более соответствует уровню информационных ресурсов.



Похожие документы:

  1. V. Оценочные средства 19 Вопросы к экзамену 20

    Вопросы к экзамену
    ... :-608 с., ил. Голицына О.Л., Максимов Н.В., Попов И.И., Базы данных: Учеб. пособие, − М.:ФОРУМ: ... Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Системы управления базами данных: Учеб. пособие. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. - 350 с. Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов ...
  2. Рабочая программа дисциплины информационные системы специальность

    Рабочая программа
    ... Информационные системы [Text] : учеб. пособие / Голицына, О.Л., Максимов, Н.В., Попов, И.И. - М. : ФОРУМ; ИНФРА-М, 2007. - 496 с. Информационные системы в экономике : Учеб. пособие - 2-е изд ...
  3. Баркалова Н. В.; Левакова И. В. Изд. 3-е, перераб и доп

    Документ
    ... автоматического управления. Нелинейные и оптимальные системы: учеб. пособие для ... Голицына Ольга Леонидовна , Максимов Николай Вениаминович; Партыка Татьяна Леонидовна; Попов ... 2003: практ. разраб. баз данных; учеб. курс / Сеннов Андрей Светозарович ...
  4. Бюллетень новых поступлений сентябрь 2013 год

    Бюллетень
    ... учеб. пособие для вузов по спец. "Менеджмент организации", "Управление ... СИСТЕМЫ 6Ф7.3(075) Г60 Голицына О.Л.    Основы проектирования баз данных [Текст] : учеб. пособие для сред. проф. образования / О. Л. Голицына, Т. Л. Партыка, И. И. Попов ...

Другие похожие документы..