7.4.1. Основные понятия
База данных (БД) – это именованная совокупность взаимосвязанных данных, отражающая состояние объектов рассматриваемой предметной области и их отношений. БД могут использоваться несколькими приложениями под управлением системы управления базой данных.
При работе с информацией различают два уровня представления данных. Физические данные – это данные, хранящиеся в памяти ЭВМ, на ее запоминающих устройствах. Для долговременного хранения больших объемов данных используется вторичная память (внешние запоминающие устройства – ВЗУ). Логическое представление данных соответствует пользовательскому представлению о данных. Логическое представление отражает существующие взаимосвязи между элементами данных.
В обычном смысле БД представляет собой файл или множество файлов, имеющих определенную организацию. Однако при работе с обычными системами файловой обработки возникает ряд проблем, связанных, в частности, с избыточностью и зависимостью хранящихся в них данных.
Для решения конкретных задач, связанных с организацией хранения и обработки информации, в каждом приложении (прикладной программе), соответствующем задаче, определяются формат, организация и содержимое файлов данных, используемых для хранения информации. В файлах каждой прикладной системы содержится только необходимая ей информация, но часть данных может быть общей для нескольких приложений и эти данные дублируются в нескольких файлах. Согласование между наборами данных различных приложений при реализации такого подхода к разработке систем обработки данных отсутствует. Таким образом, использование автономных систем файловой обработки вследствие дублирования данных в них часто приводит, во-первых, к значительной избыточности данных, а во-вторых, существует опасность возникновения несоответствия данных, находящихся в файлах, с которыми работают различные приложения, нарушения их целостности.
Решение данной проблемы требует выполнения ряда шагов: объединения файловых систем всех приложений в единую базу данных, в которой будет содержаться только одна копия каждого логического элемента данных, поэтому избыточность будет исключена; согласование работы различных приложений с базой данных через использование общей управляющей программы, которая организовывала бы доступ всех приложений к информации в БД.
Еще одна задача – отделение логической структуры данных (организации данных с точки зрения пользователя) от физической (организации данных с точки зрения их представления на ВУ).
Необходимость решения этой задачи привела к выделению нескольких уровней представления информации, для работы с которой было разработано специальное программное обеспечение.
При решении этих задач можно описать хранимую и обрабатываемую информацию с различных точек зрения и с разной степенью детализации. Выделяется три основных уровня представления:
1) внешний уровень – уровень описания информационных потребностей конечного пользователя;
2) концептуальный уровень – описание информации на уровне понятий всей информационной системы;
3) внутренний уровень – описание способа хранения информации в памяти, на внешних запоминающих устройствах и методов доступа к ней.
Информационные потребности отдельного пользователя обычно затрагивают лишь часть данных, хранящихся в информационной системе, и описание этих потребностей может не совпадать со способом представления этих данных. Например, в базе данных информационной системы предприятия хранится информация обо всех его сотрудниках, но представление о том, какая именно информация необходима для работы, будет разным для разных групп пользователей, специалистов в различных областях – оно зависит от выполняемых ими обязанностей (специалист отдела кадров и сотрудники бухгалтерии, руководитель подразделения и т.д. нуждаются для выполнения своих функций в различных данных). Эти потребности и описываются на внешнем уровне представления данных (представления А, В, и С, рис. 2.7).
Внешних описаний данных, хранящихся в БД, следовательно, может быть множество.
Рассмотрим пример БД информационной системы фирмы, занимающейся поставками товаров в магазины города, причем будем учитывать только информационные потребности двух сотрудников фирмы (в упрощенной форме – иначе пример был бы слишком громоздким).
Сотрудник, занимающийся связями с клиентами, для выполнения своих обязанностей нуждается в следующей информации:
Для сотрудника, который работает с платежными формами, необходима другая информация о клиентах:
Данные, используемые отдельными специалистами, находятся в единой информационной системе предприятия, в общей для них базе данных. Поэтому внешние представления отдельных пользователей должны быть интегрированы в концептуальном представлении (рис. 2.7), цель описания данных на концептуальном уровне – создание такого формального представления о данных, чтобы любое внешнее представление являлось его подмножеством. В процессе интеграции внешних представлений устраняются двусмысленности и противоречия в информационных потребностях отдельных пользователей. Концептуальное описание, представляющее всю БД, должно быть единственным.
В рассматриваемом примере концептуальное представление должно включать всю информацию, необходимую всем сотрудникам. Противоречия могут возникнуть вследствие того, что сотрудники, которые используют общую информацию, могут представлять ее себе по-разному (например, номер телефона может быть записан в разных форматах). Все эти противоречия должны быть ликвидированы, данные и форма их представления должны быть согласованы.
Тогда концептуальное описание определяется следующей информацией:
Данные, описанные концептуальной схемой, должны быть записаны во внешней памяти, на ВЗУ, предназначенных для хранения информации, находящейся в БД. Внутреннее описание данных характеризует способ хранения данных во внешней памяти.
Правила описания данных определяются выбранной моделью данных (основными являются реляционная модель данных, сетевая и иерархическая модели).
Описание данных для конкретной информационной системы называется схемой. Данные требуется описывать на различных уровнях абстрагирования, описание каждого уровня представляет собой соответствующую схему.
Схема – это средство, с помощью которого описывается модель данных приложения. Модель данных состоит из трех компонентов:
– структура данных, представляющая точку зрения пользователя на БД;
– допустимые операции, выполняемые на определенной структуре данных;
– ограничения для контроля целостности данных.
Таким образом, в схеме присутствует и некоторая семантическая (смысловая) информация, относящаяся к приложению.
С помощью схемы описываются свойства и взаимосвязи между отдельными элементами данных, вытекающие из существующих связей в «реальном мире» предметной области.
Схемы соответствуют уровням описания данных, т.е. рассматриваются внешние схемы, концептуальная и внутренняя схемы. Описания (схемы) используются в процессе проектирования БД информационных систем. Кроме описания БД как единого целого на уровне абстракции концептуальной схемы часто требуются ее описания с различных точек зрения. Каждое такое описание можно считать частичным или переопределенным описанием БД. Эти описания являются внешними схемами или подсхемами.
Система управления базой данных (СУБД) – это программная система, обеспечивающая определение логической и физической структуры базы данных, ввод информации и доступ к ней. При этом все СУБД обеспечивают независимость прикладной программы от организации физических данных: изменения физической организации и/или параметров запоминающих устройств воспринимаются и «перехватываются» СУБД, но не влияют на прикладную программу. С другой стороны, изменение пользовательского представления и/или добавление нового представления также поддерживаются СУБД и не требуют затрат на реорганизацию и изменение механизма доступа к физическим данным в файлах. Еще одна задача СУБД – поддержание целостности данных, хранящихся в БД.
База данных – это файл или совокупность файлов, для определения которых и обращения к ним используются средства СУБД. Это означает, что БД определяется посредством схемы, не зависящей от программ, которые к этой БД обращаются.
Другим свойством БД является реализация их в виде «запоминающего устройства» с прямым доступом. Использование СУБД обеспечивает лучшее управление данными, более совершенную организация файлов и более простое обращение к ним по сравнению с обычным способом хранения данных в файлах.
Целостность БД означает поддержание данных в ней в таком состоянии, когда все значения данных «правильны» (отражают состояние реального объекта в пределах заданных ограничений по точности и временнόй согласованности) и подчиняются правилам взаимной непротиворечивости. Поддержание целостности включает проверку целостности данных в БД и восстановление БД из любого неправильного состояния, которое может быть обнаружено в процессе проверки.
- Основы информатики и информационных технологий
- Оглавление
- Глава 8. Сети и сетевые технологии 112
- Глава 9. Ащита информации 129
- Предисловие
- Раздел 1. Введение в информатику
- Глава 1. Информатика и предмет ее исследования
- Глава 2. Понятие информации
- 2.1. Определение и свойства информации
- 2.2. Особенности экономической информации
- Глава 3. Роль информации в управлении
- 3.1. Одноконтурная схема управления экономическими системами
- 3.2. Информация и информационные системы в управлении
- Глава 4. Кодирование и представление информации
- 4.1. Основные определения
- 4.2. Связь между системами счисления
- 4.3. Системы счисления, используемые в эвм
- 4.4. Внутреннее представление данных в памяти компьютера
- 4.4.1. Представление чисел
- 4.4.2. Представление текстовых данных
- 4.4.3. Представление мультимедийной информации
- 4.5. Представление данных во внешней памяти компьютера
- Глава 5. Основы алгоритмизации
- 5.1. Определение и свойства алгоритмов
- 5.2. Основные этапы и методы разработки алгоритмов
- 5.3. Основные способы описания алгоритмов
- Раздел 2. Основы информационных технологий
- Глава 6. Аппаратное обеспечение вычислительных систем
- 6.1. Понятие архитектуры и принципы устройства вычислительных систем
- 6.2. Устройство персонального компьютера
- 6.2.1. Конфигурация персонального компьютера
- 6.2.2. Характеристики процессора
- 6.2.3. Организация памяти персонального компьютера
- 6.2.4. Устройства ввода/вывода
- 6.2.5. Внешние запоминающие устройства
- 6.3. Тенденции совершенствования архитектуры
- Глава 7. Программное обеспечение
- 7.1. Понятие программы
- 7.2. Классификация программного обеспечения
- 7.3. Системное программное обеспечение
- 7.3.1. Операционные системы
- Определение и функции операционных систем
- Классификация операционных систем
- Функция управления процессами
- Управление основными ресурсами
- Управление данными. Файловая система
- Управление внешними устройствами и организация ввода/вывода
- Интерфейс с пользователем
- 7.3.2. Операционные оболочки
- 7.3.3. Средства контроля и диагностики
- 7.3.4. Системы программирования
- 7.4. Системы управления базами данных
- 7.4.1. Основные понятия
- 7.4.2. Реляционный подход к управлению бд
- «Магазины»
- «Владельцы»
- «Магазины-Владельцы»
- «Поставки»
- «Товар»
- «Поставки»
- 7.4.3. Назначение и классификация субд
- 7.4.4. Средства описания и манипулирования данными в субд
- 7.4.5. Объектно-ориентированные субд
- 7.4.6. Категории пользователей
- 7.5. Прикладное программное обеспечение
- Глава 8. Сети и сетевые технологии
- 8.1. Определение, назначение и классификация сетей
- 8.2. Способы передачи информации, коммутация и маршрутизация в сетях
- 8.3. Организация взаимодействия в сетях
- 8.4. Топология сетей и методы доступа
- 8.5. Глобальная сеть Internet
- 8.5.1. Идентификация компьютеров в сети
- 8.5.2. Услуги Internet
- 8.5.3. Всемирная паутина World Wide Web
- 8.5.4. Электронная почта
- 8.5.5. Навигационные средства для Internet
- 8.6. Корпоративные сети на основе технологий Internet
- Глава 9. Защита информации
- 9.1. Информация как продукт
- 9.2. Концепция защищенной вс
- 9.2.1. Основные понятия
- 9.2.2. Этапы разработки системы защиты
- 9.2.3. Общая классификация вторжений и характеристика угроз
- 9.2.4. Система защиты
- 9.2.5. Защита объектов на регистрационном уровне и контроль доступа
- 9.3. Криптографические средства защиты информации
- 9.3.1. Основные понятия
- 9.3.2. Криптографические протоколы
- 9.3.3. Электронно-цифровые подписи и открытые сделки
- 9.3.4. Использование криптографической защиты в программных продуктах
- 9.3.5. Условия и ограничения использования криптографической защиты
- 9.4. Программные закладки и вирусы
- 9.5. Хакеры и проблема безопасности информационных систем
- 9.6. Защита информации от потери в результате сбоев
- 9.7. Правовая защита информации и программного обеспечения
- Глава 10. Интегрированные пакеты прикладных программ офисного назначения
- 10.1. Общая характеристика офисных пакетов
- 10.2. Основы редактирования текстовых документов
- 10.3. Использование электронных таблиц
- 10.4. Системы электронного перевода
- 10.5. Системы оптического распознавания текстов
- 10.6. Интеграция систем распознавания текстов, компьютерного перевода и офисных пакетов
- 10.7. Электронные презентации
- 10.8. Графические редакторы
- 10.9. Правовые системы
- 10.10. Учетные системы
- Глава 11. Системы аналитической обработки данных и искусственного интеллекта
- 11.1. Средства анализа данных математических пакетов
- 11.2. Введение в системы искусственного интеллекта
- 11.2.1. Основы экспертных систем
- 11.2.2. Представление и использование нечетких знаний
- 11.2.3. Нейронные системы и сети
- 11.2.4. Системы извлечения знаний
- 11.2.5. Инструментальные средства создания интеллектуальных приложений
- Раздел 3. Современные информационные технологии в экономике и управлении
- Глава 12. Основные понятия
- Глава 13. Эволюция информационных технологий
- Глава 14. Классификация информационных систем
- Глава 15. Корпоративные системы
- 15.1. Типовые технические решения
- 15.2. Корпоративные информационные порталы
- 15.3. Серверы BizTalk как основа средств интеграции информационных систем
- Глава 16. Методы и средства разработки информационных систем
- 16.1. Жизненный цикл информационных систем
- 16.1.1. Процессы жизненного цикла ис
- 16.1.2. Модели жизненного цикла
- 16.2. Методы и средства структурного анализа
- 16.3. Объектно-ориентированный подход к разработке информационных систем
- 16.4. Компонентно-ориентированные средства разработки ис
- Глава 17. Стандарты создания информационных систем
- 17.1. Стандарты кодирования и представления информации
- 17.1.1. Единая система классификации и кодирования технико-экономической и социальной информации
- 17.1.2. Нормативная база системы классификации и кодирования
- 17.2. Унификация и стандартизация документов
- 17.3. Поддержка стандартов управления бизнес-системами
- 17.3.1. Информационные технологии и реинжиниринг
- 17.3.2 Описание стандарта mrp II
- Стратегическое планирование
- Бизнес-планирование
- Планирование объемов продаж и производства
- Планирование ресурсов
- Главный план-график производства
- Общее планирование мощностей
- Mrp, или планирование потребностей в материалах
- Crp, или планирование потребностей в мощностях
- Drp, или планирование потребностей в распределении
- Глава 18. Основы электронной коммерции
- 18.1. Этапы развития электронной коммерции
- 18.2. Секторы рынка электронной коммерции
- 18.3. Инструментарий электронной коммерции
- 18.4. Электронные платежные системы
- Глава 19. Введение в мобильный бизнес
- 19.1. Возможности мобильного бизнеса
- 19.2. Обзор существующих технологий мобильного бизнеса
- 19.2.1. Терминальные устройства
- 19.2.2. Современные технологии построения цифровых каналов связи
- 19.2.3. Стандарты мобильного Internet
- 19.2.4. Проблемы мобильного Internet
- 19.2.5. Операционные системы для мобильных устройств
- 19.2.6. Средства разработки приложений мобильного бизнеса
- Библиографический список