Субд. языки управления базами данных. Языковые средства субд: яод и ямд

Более точно, к числу функций СУБД принято относить следующие:

1. Непосредственное управление данными во внешней памяти

Эта функция включает обеспечение необходимых структур внешней памяти как для хранения данных, непосредственно входящих в БД, так и для служебных целей, например, для ускорения доступа к данным в некоторых случаях (обычно для этого используются индексы). В некоторых реализациях СУБД активно используются возможности существующих файловых систем, в других работа производится вплоть до уровня устройств внешней памяти . Но подчеркнем, что в развитых СУБД пользователи в любом случае не обязаны знать, использует ли СУБД файловую систему, и если использует, то как организованы файлы. В частности, СУБД поддерживает собственную систему именования объектов БД .

2. Управление буферами оперативной памяти

СУБД обычно работают с БД значительного размера; по крайней мере, этот размер обычно существенно больше доступного объема оперативной памяти. Понятно, что если при обращении к любому элементу данных будет производиться обмен с внешней памятью, то вся система будет работать со скоростью устройства внешней памяти . Практически единственным способом реального увеличения этой скорости является буферизация данных в оперативной памяти. При этом, даже если операционная система производит общесистемную буферизацию (как в случае ОС UNIX ), этого недостаточно для целей СУБД , которая располагает гораздо большей информацией о полезности буферизации той или иной части БД . Поэтому в развитых СУБД поддерживается собственный набор буферов оперативной памяти с собственной дисциплиной замены буферов.

Заметим, что существует отдельное направление СУБД , которое ориентировано на постоянное присутствие в оперативной памяти всей БД . Это направление основывается на предположении, что в будущем объем оперативной памяти компьютеров будет настолько велик, что позволит не беспокоиться о буферизации. Пока эти работы находятся в стадии исследований.

3. Управление транзакциями

Транзакция - это последовательность операций над БД, рассматриваемых СУБД как единое целое.

Либо транзакция успешно выполняется, и СУБД фиксирует изменения БД , произведенные этой транзакцией, во внешней памяти, либо ни одно из этих изменений никак не отражается на состоянии БД .

Понятие транзакции необходимо для поддержания логической целостности БД . Приведем пример информационной системы с файлами СОТРУДНИКИ и ОТДЕЛЫ, единственным способом не нарушить целостность БД при выполнении операции приема на работу нового сотрудника является объединение элементарных операций над файлами СОТРУДНИКИ и ОТДЕЛЫ в одну транзакцию. Таким образом, поддержание механизма транзакций является обязательным условием даже однопользовательских СУБД (если, конечно, такая система заслуживает названия СУБД ). Но понятие транзакции гораздо более важно в многопользовательских СУБД .

То свойство, что каждая транзакция начинается при целостном состоянии БД и оставляет это состояние целостным после своего завершения, делает очень удобным использование понятия транзакции как единицы активности пользователя по отношению к БД . При соответствующем управлении параллельно выполняющимися транзакциями со стороны СУБД каждый из пользователей может в принципе ощущать себя единственным пользователем СУБД (на самом деле, это несколько идеализированное представление , поскольку в некоторых случаях пользователи многопользовательских СУБД могут ощутить присутствие своих коллег).

4. Журнализация

Одним из основных требований к СУБД является надежность хранения данных во внешней памяти. Под надежностью хранения понимается то, что СУБД должна быть в состоянии восстановить последнее согласованное состояние БД после любого аппаратного или программного сбоя. Обычно рассматриваются два возможных вида аппаратных сбоев: так называемые мягкие сбои, которые можно трактовать как внезапную остановку работы компьютера (например, аварийное выключение питания), и жесткие сбои, характеризуемые потерей информации на носителях внешней памяти. Примерами программных сбоев могут быть: аварийное завершение работы СУБД ( по причине ошибки в программе или в результате некоторого аппаратного сбоя) или аварийное завершение пользовательской программы, в результате чего некоторая транзакция остается незавершенной. Первую ситуацию можно рассматривать как особый вид мягкого аппаратного сбоя; при возникновении последней требуется ликвидировать последствия только одной транзакции.

Понятно, что в любом случае для восстановления БД нужно располагать некоторой дополнительной информацией. Другими словами, поддержание надежности хранения данных в БД требует избыточности хранения данных, причем та часть данных, которая используется для восстановления, должна храниться особо надежно. Наиболее распространенным методом поддержания такой избыточной информации является ведение журнала изменений БД .

Журнал - это особая часть БД, недоступная пользователям СУБД и поддерживаемая с особой тщательностью (иногда поддерживаются две копии журнала, располагаемые на разных физических дисках), в которую поступают записи обо всех изменениях основной части БД. В разных СУБД изменения БД журнализуются на разных уровнях: иногда запись в журнале соответствует некоторой логической операции изменения БД (например, операции удаления строки из таблицы реляционной БД ), иногда - минимальной внутренней операции модификации страницы внешней памяти; в некоторых системах одновременно используются оба подхода.

Во всех случаях придерживаются стратегии "упреждающей" записи в журнал (так называемого протокола Write Ahead Log - WAL). Грубо говоря, эта стратегия заключается в том, что запись об изменении любого объекта БД должна попасть во внешнюю память журнала раньше, чем измененный объект попадет во внешнюю память основной части БД . Известно, что если в СУБД корректно соблюдается протокол WAL, то с помощью журнала можно решить все проблемы восстановления БД после любого сбоя.

Самая простая ситуация восстановления - индивидуальный откат транзакции. Строго говоря, для этого не требуется общесистемный журнал изменений БД . Достаточно для каждой транзакции поддерживать локальный журнал операций модификации БД , выполненных в этой транзакции, и производить откат транзакции, путем выполнения обратных операций, следуя от конца локального журнала. В некоторых СУБД так и делают, но в большинстве систем локальные журналы не поддерживают, а индивидуальный откат транзакции выполняют по общесистемному журналу, для чего все записи от одной транзакции связывают обратным списком (от конца к началу).

5. Поддержка языков БД

язык определения схемы БД (SDL - Schema Definition Language) и
язык манипулирования данными ( DML - Data Manipulation Language ).

SDL служил главным образом для определения логической структуры БД , т.е. той структуры БД , какой она представляется пользователям. DML содержал набор операторов манипулирования данными, т.е. операторов, позволяющих заносить данные в БД , удалять, модифицировать или выбирать существующие данные.

В современных СУБД обычно поддерживается единый интегрированный язык, содержащий все необходимые средства для работы с БД , начиная от ее создания, и обеспечивающий базовый пользовательский интерфейс с базами данных. Стандартным языком наиболее распространенных в настоящее время реляционных СУБД является язык запросов SQL (Structured Query Language ).

Язык SQL содержит специальные средства определения ограничений целостности БД . Опять же, ограничения целостности хранятся в специальных таблицах-каталогах, и обеспечение контроля целостности БД производится на языковом уровне, т.е. при компиляции операторов модификации БД компилятор SQL на основании имеющихся в БД ограничений целостности генерирует соответствующий программный код.

Специальные операторы языка SQL позволяют определять так называемые представления БД , фактически являющиеся хранимыми в БД запросами (результатом любого запроса к реляционной БД является таблица ) с именованными столбцами. Для пользователя представление является такой же таблицей, как любая базовая таблица , хранимая в БД , но с помощью представлений можно ограничить или наоборот расширить видимость БД для конкретного пользователя. Поддержание представлений производится также на языковом уровне.

Наконец, авторизация доступа к объектам БД производится также на основе специального набора операторов SQL . Идея состоит в том, что для выполнения операторов SQL разного вида пользователь должен обладать различными полномочиями. Пользователь , создавший таблицу БД , обладает полным набором полномочий для работы с этой таблицей. В число этих полномочий входит полномочие на передачу всех или части полномочий другим пользователям, включая полномочие на передачу полномочий. Полномочия пользователей описываются в специальных таблицах-каталогах, контроль полномочий поддерживается на языковом уровне.

Функциональные возможности СУБД

По степени универсальности различают два класса СУБД :

системы общего назначения - реализованные как программный продукт, способный функционировать на ЭВМ в определённой операционной системе и поставляемый пользователям как коммерческое изделие;
специализированные системы - создаваемые в случаях невозможности или не целесообразности использования СУБД общего назначения.

СУБД общего назначения - это сложные программные комплексы, предназначенные для выполнения всей совокупности функций, связанных с созданием и эксплуатацией БД информационной системы.

Рынок программного обеспечения ПК располагает большим числом разнообразных по своим функциональным возможностям коммерческих систем СУБД общего назначения.

СУБД - лидеры на рынке программ:

dBASE IV, компании Borland International;
Microsoft Access 2007;
Microsoft FoxPro 2.6 for DOS;
Microsoft FoxPro for Windows, Microsoft Corp:
Paradox for DOS 4.5:
Paradox for Windows, версия 4.5 Borland.

Производительность СУБД оценивается:

временем выполнения запросов;
скоростью поиска информации;
временем выполнения операций импортирования данных из других форматов;
скоростью выполнения таких операций как обновления, вставка, удаление данных;
максимальным числом параллельных обращений к данным в многопользовательском режиме;
временем генерации отчёта.

На производительность СУБД оказывают влияния 2 фактора:

правильное проектирование
построения БД.

Рис. 1.4. Структура СУБД

Контроллер словаря – обеспечивает доступ к системному каталогу и работу с ним.

Контроллер файлов – манипулирует фалами с данными и отвечает за распределение дискового пространства. Он не управляет физическим вводом/выводом, а передает запросы соответствующим методам доступа ОС.

Контроллер БД – взаимодействует с запущенными пользователями программами и запросами. Он принимает запросы и проверяет внешние и концептуальные схемы для определения тех концептуальных записей, которые необходимы для выполнения запроса к БД. Затем контроллер БД вызывает контроллер файлов для выполнения запроса. В состав контроллера БД входят следующие программные компоненты:

· контроль прав доступа – проверяет наличие у данного пользователя полномочий на выполнения затребованной операции;

· процессор команд – выполняет запрос;

· средства контроля целостности – осуществляют проверку ограничений поддержки целостности при выполнении операций изменения данных;

· оптимизатор запросов – определяет оптимальную стратегию выполнения запроса;

· контроллер транзакций – осуществляет обработку операций, поступающих в процессе транзакции;

· планировщик – отвечает за бесконфликтное выполнение параллельных операций с БД и управляет относительным порядком выполнения операций, определенным в разных транзакциях;

· контроллер восстановления – отвечает за восстановление БД при сбоях до непротиворечивого состояния;

· контроллер буфера – отвечает за перенос данных между ОП и жестким диском.

Многие СУБД поддерживают возможность внедрения собственных операторов в языки высокого уровня (COBOL, Fortran, Pascal, Ada, C). Но в СУБД поддерживается 2 специализированных языка для разработки приложений с БД – ЯОД (DDL – Data Definition Language) и ЯМД (DMD – Data Manipulation Language). ЯОД – описательный язык для определения логической схемы БД. Он состоит из набора операторов, задающих определение схемы БД. Результатом компиляции таких описаний (концептуальной и внешних схем) является набор таблиц, хранимый в специальном системном каталоге БД. (Он хранит метатданные). ЯОД не используется для работы с данными. Для этого используется ЯМД , который содержит набор операторов, выполняющих обработку данных: поиск, добавление, изменение и удаление. Поддержка ЯМД – одна из основных функций СУБД. Различают 2 подхода к реализации ЯМД: процедурный и декларативный.

При использовании процедурного ЯМД пользователь определяет последовательность действий, которые необходимо выполнить, чтобы получить требуемый результат. Этот поход аналогичен тому, как реализованы процедурные языки программирования (Pascal, C и др.). ЯМД в этом случае предоставляет пользователю набор операторов над данными. К этому типу относятся языки, основанные на реляционной алгебре.

Декларативные ЯМД позволяют определить весь требования к результирующим данным с помощью одного оператора. В этом случае нет необходимости знать детали внутренней реализации структур данных и особенности алгоритмов, используемых для их извлечения. К этому типу относятся языки, основанные на реляционном исчислении SQL и QBE. SQL (Structured Query Language) основан на реляционном исчислении и поддерживается всеми реляционными СУБД. Для него определен международный стандарт. QBE (Query By Example) – простой язык с графическим интерфейсом, который позволяет формулировать запрос непрофессиональным пользователям (напр., в СУБД Access).

Современные СУБД содержат также в своем составе набор инструментальных средств, облегчающих разработку приложений с БД – различного рода генераторы:

экранных форм – для создания шаблонов ввода данных;
отчетов;
графического представления данных в виде диаграмм;
приложений для создания программ обработки данных.

Система управления базами данных (СУБД) - специализированная программа (чаще комплекс программ), предназначенная для организации и ведения базы данных. Для создания и управления информационной системой СУБД необходима в той же степени, как для разработки программы на алгоритмическом языке необходим транслятор.

Основные функции СУБД:

· управление данными во внешней памяти (на дисках);

· управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;

· журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;

· поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

· ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию;

· процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода;

· подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД;

· сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

Классификация СУБД.

По модели данных:

· Иерархические;

· Сетевые;

· Реляционные;

· Объектно-реляционные;

· Объектно-ориентированные.

По архитектуре организации хранения данных:

· локальные СУБД (все части локальной СУБД размещаются на одном компьютере);

· распределенные СУБД (части СУБД могут размещаться на двух и более компьютерах).

По способу доступа к БД:

· Файл-серверные.

В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. Ядро СУБД располагается на каждом клиентском компьютере. Доступ к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на ЦП сервера, а недостатком - высокая загрузка локальной сети.

Примеры: Microsoft Access, Borland Paradox.

· Клиент-серверные.

Такие СУБД состоят из клиентской части и сервера. Клиент-серверные СУБД, в отличие от файл-серверных, обеспечивают разграничение доступа между пользователями и мало загружают сеть и клиентские машины. Сервер является внешней по отношению к клиенту программой, и по надобности его можно заменить другим. Недостаток клиент-серверных СУБД в самом факте существования сервера и больших вычислительных ресурсах, потребляемых сервером.

Примеры: Firebird, Interbase, MS SQL Server, Sybase, Oracle, PostgreSQL, MySQL, ЛИНТЕР.

· Встраиваемые.

Встраиваемая СУБД - библиотека, которая позволяет унифицированным образом хранить большие объёмы данных на локальной машине. Доступ к данным может происходить через SQL либо через особые функции СУБД. Встраиваемые СУБД быстрее обычных клиент-серверных и не требуют установки сервера, поэтому востребованы в локальном ПО, которое имеет дело с большими объёмами данных (например, геоинформационные системы).

Примеры: OpenEdge, SQLite, BerkeleyDB, один из вариантов Firebird, один из вариантов MySQL, Sav Zigzag, Microsoft SQL Server Compact, ЛИНТЕР.

Поддержка языков БД

Для работы с базами данных используются специальные языки, в целом называемые языками баз данных. В ранних СУБД поддерживалось несколько специализированных по своим функциям языков. Чаще всего выделялись два языка - язык определения схемы БД (SDL - Schema Definition Language) и язык манипулирования данными (DML - Data Manipulation Language). SDL служил главным образом для определения логической структуры БД, т.е. той структуры БД, какой она представляется пользователям. DML содержал набор операторов манипулирования данными, т.е. операторов, позволяющих заносить данные в БД, удалять, модифицировать или выбирать существующие данные.

В современных СУБД обычно поддерживается единый интегрированный язык, содержащий все необходимые средства для работы с БД, начиная от ее создания, и обеспечивающий базовый пользовательский интерфейс с базами данных. Стандартным языком наиболее распространенных в настоящее время реляционных СУБД является язык SQL (Structured Query Language).

Основные функции реляционной СУБД, поддерживаемые при реализации интерфейса SQL):

Прежде всего, язык SQL сочетает средства SDL и DML, т.е. позволяет определять схему реляционной БД и манипулировать данными. При этом именование объектов БД (для реляционной БД - именование таблиц и их столбцов) поддерживается на языковом уровне в том смысле, что компилятор языка SQL производит преобразование имен объектов в их внутренние идентификаторы на основании специально поддерживаемых служебных таблиц-каталогов. Внутренняя часть СУБД (ядро) вообще не работает с именами таблиц и их столбцов.

Язык SQL содержит специальные средства определения ограничений целостности БД. Опять же, ограничения целостности хранятся в специальных таблицах-каталогах, и обеспечение контроля целостности БД производится на языковом уровне, т.е. при компиляции операторов модификации БД компилятор SQL на основании имеющихся в БД ограничений целостности генерирует соответствующий программный код.

Специальные операторы языка SQL позволяют определять так называемые представления БД, фактически являющиеся хранимыми в БД запросами (результатом любого запроса к реляционной БД является таблица) с именованными столбцами. Для пользователя представление является такой же таблицей, как любая базовая таблица, хранимая в БД, но с помощью представлений можно ограничить или наоборот расширить видимость БД для конкретного пользователя. Поддержание представлений производится также на языковом уровне.

Авторизация доступа к объектам БД производится также на основе специального набора операторов SQL. Идея состоит в том, что для выполнения операторов SQL разного вида пользователь должен обладать различными полномочиями. Пользователь, создавший таблицу БД, обладает полным набором полномочий для работы с этой таблицей. В число этих полномочий входит полномочие на передачу всех или части полномочий другим пользователям, включая полномочие на передачу полномочий. Полномочия пользователей описываются в специальных таблицах-каталогах, контроль полномочий поддерживается на языковом уровне.

БД – сов-ть взаимсвяз. и структуриров. данных на машиночитаемых носителях. Обращение с информацией в БД производится при помощи ЭВМ.

Различают фактографические и документальные базы данных. Фактографическая БД хранит множество сведений об объектах предметной области, их свойствах, связях между ними. Документальная БД позволяет не только накапливать и обрабатывать произвольные текстовые документы, но и осуществлять их быстрый поиск благодаря структурированности и взаимосвязанности представления информации в базе.

Соединение баз данных друг с другом и с отдаленными пользователями с помощью сетей передачи данных дает необычайно сильный эффект в области использования информационных ресурсов.

Поиск необходимых данных в электронной базе происходит в считанные секунды, причем в случае использования компьютерных сетей нет принципиальной разницы, находится ли пользователь рядом с ЭВМ, хранящей информацию, или удален от нее на сотни или тысячи километров. При этом одними и теми же данными могут одновременно (в отличие от обычной библиотеки) пользоваться многие клиенты.

Главная ценность БД заключается в обеспечении возможности тематического поиска, при котором пользователь по заданным ключевым словам узнает количество первоисточников в базе, сужает проблему, читает названия статей и, возможно, их рефераты. Если в базе есть полные тексты, он может распечатать для себя наиболее интересные выдержки из них. Весь сеанс диалога с БД длится 20 - 40 мин, причем большая часть времени уходит на реакцию пользователя.

Все процессы внутри базы реализует система управления базой данных (СУБД). СУБД - совокупность языковых и программных средств, предназначенных для описания БД, ее создания, ведения и использования многими пользователями.

Осн. Функции СУБД:

1) создание баз данных на компьютере

2) ввод, накопление, просмотр и модифик. Данных

3) ответы на запросы по данным

4) составление отчетов,

Базы данных (БД) составляют в настоящее время основу компьютерного обеспечения информационных процессов, входящих практически во вес сферы человеческой деятельности. Их универсальность определяется тем, что процессы обработки информации имеют общую природу и опираются на описание фрагментов реальности, выраженное в виде совокупности взаимосвязанных данных. Базы данных являются эффективным средством представления структур данных и манипулирования ими. Концепция баз данных предполагает использование и нтегр про ванных средств храпения информации, позволяющих обеспечить централизованное управление данными и обслуживание ими многих пользователей.

описывается или моделируется с помощью БД и ее приложений. В предметной области выделяются информационные объекты - идентифицируемые объекты реального мира, процессы, системы, понятия и т. д., сведения о которых хранятся в БД.

Этапам реализации баз данных соответствуют уровни описания предметной области: реальность в том виде, как она существует; концептуальное описание реальности; представление описания в виде формального текста и физическая реализация БД на машинных носителях.

Для ввода в базу описание предметной области должно быть представлено в терминах специального языка описания данных (ЯОД), который входит в комплекс средств СУБД. ЯОД разделяет данные на типы.

Типы данных.

Простое (элементарное) данное - это наименьшая семантически значимая поименованная единица данных (например, название судна, наименование судовладельца, порт приписки и т.д.). Значения простого данного описывают представленную им характеристику объекта для каждого его экземпляра. Имена простых данных хранятся в описании БД, в то время как их значения запоминаются в самой БД.

Совокупность простых данных можно объединить в составное данное двумя способами. Во-первых, можно соединить несколько разнотипных данных. По этому принципу образуется структурное данное, или данное типа «структура». Описание структуры состоит из перечисления ее составных частей, значение - из значений составляющих ее данных. Во-вторых, составное данное может объединять совокупность однотипных данных (список сотрудников, послужной список сотрудника и т.п.). Составное данное этого типа называется массивом. В описании $массива достаточно указать описание одного элемента. Значение массива представляется однородным списком значений его элементов.

Составные типы м.б. объединены в многоуровневое данное. Представление предметной области в виде структуры данных с иерархич. связями – иерархич. модель данных.

5.Реляционные базы данных.

РТ – БД, в кот. все данные, доступные пользователю, организованы в виде связ. Таблиц, а все операции над данными сводятся к операциям над этими таблицами.

Опр-ся 12 правилами Кодда.

правило 0: Основное правило (Foundation Rule): Реляционная СУБД должна быть способна полностью управлять базой данных, используя связи между данными.:

Чтобы быть реляционной системой управления базами данных (СУБД), система должна использовать исключительно свои реляционные возможности для управления базой данных.

правило 1: Явное представление данных (The Information Rule):

Информация должна быть представлена в виде данных, хранящихся в ячейках. Данные, хранящиеся в ячейках, должны быть атомарны. Порядок строк в реляционной таблице не должен влиять на смысл данных.

правило 2: Гарантированный доступ к данным (Guaranteed Access Rule):

Доступ к данным должен быть свободен от двусмысленности. К каждому элементу данных должен быть гарантирован доступ с помощью комбинации имени таблицы, первичного ключастроки и имени столбца.

правило 3: Полная обработка неизвестных значений (Systematic Treatment of Null Values):

Неизвестные значения NULL, отличные от любого известного значения, должны поддерживаться для всех типов данных при выполнении любых операций. Например, для числовых данных неизвестные значения не должны рассматриваться как нули, а для символьных данных - как пустые строки.

правило 4: Доступ к словарю данных в терминах реляционной модели (Active On-Line Catalog Based on the Relational Model):

Словарь данных должен сохраняться в форме реляционных таблиц, и СУБД должна поддерживать доступ к нему при помощи стандартных языковых средств, тех же самых, которые используются для работы с реляционными таблицами, содержащими пользовательские данные.

правило 5: Полнота подмножества языка (Comprehensive Data Sublanguage Rule):

Система управления реляционными базами данных должна поддерживать хотя бы один реляционный язык, который

(а) имеет линейный синтаксис,

(б) может использоваться как интерактивно, так и в прикладных программах,

(в) поддерживает операции определения данных, определения представлений, манипулирования данными (интерактивные и программные), ограничители целостности, управления доступом и операции управления транзакциями (begin, commit и rollback).

правило 6: Возможность модификации представлений (View Updating Rule):

Каждое представление должно поддерживать все операции манипулирования данными, которые поддерживают реляционные таблицы: операции выборки, вставки, модификации и удаления данных.

правило 7: Наличие высокоуровневых операций управления данными (High-Level Insert, Update, and Delete):

Операции вставки, модификации и удаления данных должны поддерживаться не только по отношению к одной строке реляционной таблицы, но по отношению к любому множеству строк.

правило 8: Физическая независимость данных (Physical Data Independence):

Приложения не должны зависеть от используемых способов хранения данных на носителях, от аппаратного обеспечения компьютеров, на которых находится реляционная база данных.

правило 9: Логическая независимость данных (Logical Data Independence):

Представление данных в приложении не должно зависеть от структуры реляционных таблиц. Если в процессе нормализации одна реляционная таблица разделяется на две, представление должно обеспечить объединение этих данных, чтобы изменение структуры реляционных таблиц не сказывалось на работе приложений.

правило 10: Независимость контроля целостности (Integrity Independence):

Вся информация, необходимая для поддержания целостности, должна находиться в словаре данных. Язык для работы с данными должен выполнять проверку входных данных и автоматически поддерживать целостность данных.

правило 11: Дистрибутивная независимость (Distribution Independence):

База данных может быть распределённой, может находиться на нескольких компьютерах, и это не должно оказывать влияние на приложения. Перенос базы данных на другой компьютер не должен оказывать влияния на приложения.

правило 12: Согласование языковых уровней (The Nonsubversion Rule):

Если используется низкоуровневый язык доступа к данным, он не должен игнорировать правила безопасности и правила целостности, которые поддерживаются языком более высокого уровня.

6. SQL - стандартный язык для работы с базами данных

Для обработки и чтения данных, содержащихся в компьютерной базе данных испол. SQL - это сокращенное название структурированного языка запросов (Structured Query Language). По историческим причинам аббревиатура SQL читается обычно как «сиквел», но исп-ся и альтернативное произнош. – «эскюэл»

Как следует из названия SQL является языком программирования, который применяется для организации взаимодействия пользователя с БД. На самом деле, SQL работает только с базами данных одного определенного типа, а именно - с реляционными.

На рис. 2.3 изображена схема работы SQL. Согласно этой схеме. в вычислительной системе имеется база данных, в которой хранится определенною рода информация. Если вычислительная система относится к сфере бизнеса, то в базе хранятся данные о материальных ценностях, о выпускаемой продукции, об объемах продаж и о зарплате. В базе данных на персональном компьютере может храниться информация о выписанных чеках, телефонах и адресах или информация, извлеченная из более крупной вычислительной системы. Отдельно на рисунке обозначена (СУБД).

запрашивания данных и получения результат называется -запросом к БД, отсюда и название – сшруктуриров. Язык запросов. Однако это название не совсем соответствует действительности. Во-первых, сегодня SQL - представляет собой нечто гораздо большее, чем простой инструмент создания запросов, хотя именно для этого он и был изначально предназначен. Несмотря на то, что чтение данных по-прежнему остается одной из наиболее важных функций SQL - сейчас этот язык используемся для реализации всех функциональных возможностей, которые СУБД предоставляет пользователю. К ним относятся следующие:

Организация данных. SQL дает пользователю возможность изменять структуру представления данных, а также устанавливать отношения между элементами базы данных.

Чтение данных. SQL даст пользователю или приложению возможность читать содержащиеся в базе данные и пользоваться ими.

Обработка данных. С помощью SQL можно изменять содержимое базы данных, т.е. добавлять а нее новые, а также удалять или обновлять уже имеющиеся данные.

Управление доступом. При помощи SQL администратор базы может, ограничить возможности пользователя по чтению и изменению данных и защитить их от несанкционированного доступа.

Совместное использование данных. SQL координирует совместное использование данных пользователями, работающими параллельно, чтобы они не мешали друг другу.

Целостность ванных. SQL позволяет обеспечить целостность базы данных, защищая ее от разрушения из-за несогласованных изменений или отказа системы

На сегодняшний день SQL является единственным стандартным языком для работы с реляционными базами данных.

7. Система ACCESS.

Access - это, прежде всего, система управления базами данных (СУБД). Как и другие продукты этой категории, она предназначена для хранения и поиска данных, представления информации в удобном виде и автоматизации часто повторяющихся операций (таких, как ведение счетов, учет, планирование и т.п.). С помощью Access можно разрабатывать простые и удобные формы ввода данных, а также осуществлять обработку данных и выдачу сложных отчетов.

Access- мощное приложение Windows; впервые производительность СУБД органично сочетается с теми удобствами, которые имеются в распоряжении пользователей Microsoft Windows. Поскольку оба эти продукта- детища компании Microsoft, они прекрасно взаимодействуют между собой. Система Access работает под управлением Windows 95 или Windows NT, так что при работе с ней пользователю доступны все преимущества Windows. Можно вырезать, копировать и вставлять данные из любого приложения Windows в Access и наоборот; можно создать проект формы в Access и вставить его в конструктор форм.

Языковые и программные средства СУБД

Понятие и классификация СУБД

СУБД – это программно-языковый комплекс, предназначенный для создания в ЭВМ общей для многих пользователей БД и управления хранящимися в ней данными. Под управлением БД понимается поддержание ее в актуальном состоянии, что достигается путем своевременного изменения хранящихся в БД, восстановления данных при нестандартных ситуациях, защиты данных от несанкционированного вмешательства и выполнения многих других функций, обеспечивающих адекватное отображение БД некоторой предметной области. СУБД обеспечивают эффективный доступ пользователей к содержащимся в ней данным в рамках полномочий, предоставленных пользователям.

По степени универсальности различают два класса СУБД:

системы общего назначения, которые не ориентированы на конкретную предметную область или на информационные потребности определенной группы пользователей;

специализированные системы, функционирующие на некоторой модели ЭВМ в определенной операционной системе и имеют средства настройки на работу с БД в конкретной предметной области.

По выполняемым функциям СУБД делят на информационные и операционные. Информационные позволяют организовать хранение информации и доступ к ней для ознакомления и выдачи простых справок. Операционные выполняют сложную обработку данных.

По языкам общения СУБД могут быть открытые, замкнутые и смешанные. В открытых системах для обращения к БД используются универсальные языки программирования. Замкнутые системы имеют собственные языки общения с пользователями БД.

По мощности выделяют настольные и корпоративные СУБД. Настольные системы (Access, FoxPro, Paradox) ориентированы на конечных пользователей (специалистов в конкретной предметной области). Они не предъявляют высоких требований к техническим средствам, отличаются низкой стоимостью. Корпоративные СУБД (Oracle, SyBase, DB2) обеспечивают работу в распределенной среде, имеют высокую производительность, развитые средства администрирования и более широкие возможности поддержания целостности. СУБД MS SQL Server, Interbase имеют возможности и настольных и корпоративных систем.

По реализуемой модели данных СУБД получили названия в соответствии со схемой данных, которую они поддерживают: иерархические, сетевые, реляционные, объектно-ориентированные.

Языковые и программные средства СУБД

Языковые средства СУБД необходимы для выполнения следующих функций:

– описания представления БД;

– выполнения операций манипулирования данными;

– управления БД.

Первая из этих функций обеспечивается языком описания (определения) данных (ЯОД) – Shema Definition Language . Описание БД средствами ЯОД является схемой базы данных. Схема БД описывает структуру базы данных и налагаемые на нее ограничения целостности в соответствии с теми правилами, которые регламентированы моделью данных используемой СУБД. В некоторых СУБД язык описания данных обеспечивает также возможность задания ограничений доступа к данным или полномочий пользователей.

Язык манипулирования данными (ЯМД) – Shema Manipulation Language содержит набор операторов манипулирования данными, позволяющих заносить данные в БД, удалять, модифицировать их и выбирать запрашиваемую информацию из БД.

В настоящее время имеются многочисленные примеры языков СУБД, объединяющих возможности описания данных и манипулирования данными в единых синтаксических рамках. Единый интегрированный язык современных СУБД содержит все необходимые средства для работы с базой данных, начиная от ее создания, и обеспечивает пользовательский интерфейс с БД. Наиболее популярным и стандартным для реляционных СУБД является язык SQL (Structured Query Language - язык структурируемых запросов), разработанный фирмой IBM. Для поддержки объектных моделей предназначен язык OQL (Object Query Language), в основу которого положен SQL.

Примерами других языков этого класса могут служить: Quel системы Ingres, созданный Калифорнийским университетом; dBase семейства СУБД фирмы Asthon – Tate; R:Base фирмы Microrim.

Процедурным языком, при помощи которого осуществляется управление базой данных, является языкQBE (Query-By-Example) . Этот язык предоставляет пользователю удобный и унифицированный интерфейс для осуществления операций по ведению БД.

К программным средствам СУБД относятся языки программирования, позволяющие создавать сложные системы обработки данных, ориентированные на конкретные задачи и конкретного пользователя.

В СУБД MS Access программирование осуществляется с помощью макросов и модулей. Макросы – это небольшие программы на языке макрокоманд системы Access. Они представляют собой структуру, состоящую из одной или нескольких макрокоманд, которые выполняются либо последовательно, либо в порядке, заданном определенными условиями. Макросы позволяют запрограммировать практически все процедуры, которые составляют функциональные возможности СУБД и выполняются пользователями БД, не владеющих языками программирования.

Модули представляют собой процедуры на языке Visual Basic for Application (VBA).

VBA является общим языком для всех приложений Microsoft Office и позволяет решать любые задачи программирования, начиная от автоматизации действий конкретного пользователя и заканчивая разработкой сложных приложений, использующих Microsoft Office в качестве среды разработки. Язык VBA является объектно-ориентированным языком программирования и вычисления. Основой программ на VBA являются процедуры, состоящие из инструкций, выполняющих необходимые операции. Процедуры хранятся в модулях, из которых они запрашиваются на выполнение. Модуль служит для объединения процедур по функциональному назначению или привязки к форме или отчету.

В Web-программировании активно используется СУБД MySQL. Для работы с БД этой системы применяют язык программирования PHP. Это Си-подобный язык, предназначенный для быстрого создания программ на Web-сервере.

На языке PHP разрабатываются скрипты (scripting language) – кодовые (программные) инструкции по выполнению определенных действий над данными, выбранными из БД. Скрипты вставляются в HTML-документы, преобразуя их из статических в активные. Web-сервер просматривает документ, выполняет найденные в нем PHP-инструкции и результат выполнения инструкций возвращает пользователю.

С помощью PHP можно обрабатывать данные из форм, генерировать динамические страницы, создавать счетчики, гостевые книги и т.д. В PHP включена поддержка многих баз данных: FilePro, Informix, MySQL, Oracle, Sybase и др.