Основи проектування баз даних




Сторінка1/5
Дата конвертації18.12.2016
Розмір7.52 Kb.
  1   2   3   4   5

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
„КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”



ОСНОВИ ПРОЕКТУВАННЯ БАЗ ДАНИХ


Текст лекцій
з розділу “Проектування баз даних”

дисципліни „Бази даних” для студентів спеціальності 7.05020201,
8.05020201 - „Автоматизоване управління технологічними процесами” усіх форм навчання

Рекомендовано Вченою радою ІХФ НТУУ „КПІ”



Київ
НТУУ „КПІ”
2012

2
Основи проектування баз даних: Текст лекцій до розділу
“Проектування баз даних” дисципліни “Бази даних” для студ. спец.
„Автоматизоване управління технологічними процесами” / Уклад.: Л.Д.
Ярощук. – К.:НТУУ «КПІ» , 2012. - 117 с.
Гриф надано Вченою радою ІХФ НТУУ „КПІ”
(Протокол № 8 від 24.вересня 2012 р.)

Навчальне видання
ОСНОВИ ПРОЕКТУВАННЯ БАЗ ДАНИХ

Текст лекцій
до розділу “Проектування баз даних”

дисципліни „Бази даних” для студентів спеціальності 7.05020201,
8.05020201 - „Автоматизоване управління технологічними процесами” усіх форм навчання

Укладач Ярощук Людмила Дем'янівна
Відповідальний редактор А.І. Жученко, докт. техн.наук, проф.
Рецензенти: О.А.Жулинський, к.т.н.
Б.Я. Корнієнко, к. т.н., доцент

Запропоноване навчально – методичне видання розкриває основні положення баз даних, види інформаційних систем, описує існуючі моделі даних, розглядає способи створення ER – діаграм та їхню роль в
інфологічному моделюванні, властивості реляційних баз даних та алгоритм їх створення.
Призначене для студентів спеціальності „Автоматизоване управління технологічними процесами” та споріднених спеціальностей усіх форм навчання.

3
ЗМІСТ
Стор.
ВСТУП………………………………………………………………………6
ТЕМА 1. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ПРО БАЗИ ДАНИХ ТА
ІНФОРМАЦІЙНІ СИСТЕМИ………………………………………………....8 1.1. Поняття про інформацію, дані та базу даних ………………….…8 1.2 Система керування базою даних. Автоматизовані інформаційні системи…………………………………………………………………...10 1.3. Структура та властивості СКБД ………………………………….15 1.3. Класифікація СКБД…………………………………….…………..17 1.5. Інформаційні системи. Основні типи, функції та компоненти …24
Запитання та завдання для самостійної роботи……………………….28
ТЕМА 2. МОДЕЛІ ДАНИХ………………………………………………29 2.1. Поняття про модель даних…………………………………………29 2.2. Класифікації моделей. Трирівнева схема подання даних.………30 2.3. Інфологічна модель предметної області…………………………..38 2.4. Подання інфологічних моделей у вигляді ER – діаграм…………44 2.5. Види даталогічних моделей………………………………………..57
Запитання та завдання для самостійної роботи………………………64

4

ТЕМА 3. ПРОЕКТУВАННЯ РЕЛЯЦІЙНИХ БАЗ ДАНИХ……………67 3.1. Поняття реляційної бази даних. Структурні характеристики відношень............................................................................................67 3.2. Типи даних…………………………………………………………71 3.3. Ключі відношень…………………………………………………...72 3.3. Цілісність та достовірність даних…………………………………74 3.5. Операції з відношеннями………………………………………….75 3.6. Нормалізація відношень……………………………………………80 3.7. Створення схеми даних…………………………………………….89 3.8. Узагальнений алгоритм проектування реляційної бази даних 90
Запитання та завдання для самостійної роботи………………….…..106
ЛІТЕРАТУРА …………………………………….…………………….108
ДОДАТОК. Блок тестів до трьох тем курсу……………………………109

5
ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН ДИСЦИПЛІНИ
Розділ 1
Проектування баз даних
Тема 1.1.Основні поняття про бази даних та інформаційні системи
Поняття про інформацію, дані та базу даних Автоматизовані
інформаційні системи. Структура та властивості СКБД. Класифікація
СКБД. Інформаційні системи
Тема 1.2. Моделі даних.
Поняття про модель даних Класифікація моделей даних Інфологічна модель предметної області. Створення інфологічних моделей у вигляді ER
– діаграм Поняття та види даталогічних моделей.
Тема 1.3. Проектування реляційних баз даних.
Поняття реляційної бази даних. Структурні характеристики відношень Ключі відношень Цілісність та достовірність даних Операції з відношеннями. Нормалізація відношень Схема даних Узагальнений алгоритм проектування реляційної бази даних.
Розділ 2.
Створення та використання баз даних за допомогою СКБД MS Access.
Тема 2.1. Основи роботи з MS Access.
Характеристики MS Access, перелік об

єктів, майстри, засоби створення додатків.
Тема 2.2. Створення об

єктів БД у MS Access та робота з ними.
Способи створення таблиць. Способи формування схеми даних у
Access. Поняття запиту. Типи запитів. Методи створення запитів.
Призначення форми. Типи форм. Основи конструювання форм. Способи створення одно- та багатотабличних форм. Складені форми. Елементи керування формами. Основи конструювання звітів. Типи звітів. Способи створення звітів. Поняття та призначення макросів. Способи створення макросу.

6
ВСТУП

Бази даних – один з найбільш поширених засобів зберігання
інформації. Базуючись на новітніх засобах обчислювальної техніки, вони є могутнім засобом розв’язання науково-технічних задач, тому їх широко використовують у сучасних системах управління технологічними процесами і виробництвами.
Однією з важливих складових систем штучного інтелекту є база знань. Її формування потребує навичок у створенні спеціальних комп’ютерних баз даних.
Дисципліна "Бази даних" дає змогу студентам ознайомитися з теорією та практикою створення і використання баз даних та системи MS
Access. Дисципліна належить до циклу дисциплін професійної та практичної підготовки.
При вивченні дисципліни особливу увагу приділено розгляду тих предметних областей , які притаманні саме спеціальності „Автоматизоване управління технологічними процесами”. Бази даних відіграють зараз роль засобу для обслуговування систем керування. Їх використовують, зокрема, для визначення режимних параметрів технологічних об’єктів керування при зміні властивостей сировини, для створення специфікацій на технічні засоби автоматизації при виконанні проектних робіт, для обліку технічних засобів автоматизації на виробництві тощо. Бази даних для зазначеної спеціальності не передбачають поки що складної структури і значної кількості записів, тому для засвоєння теорії їхнього проектування і отримання навичок у їх створенні розглянуто систему MS Access, як найбільш доступну і поширену. Ці знання та навички допоможуть студенту у разі необхідності перейти до більш потужних систем керування базами даних.

7
Метою вивчення дисципліни є отримання необхідних знань та вмінь для роботи з базами даних та базами знань.
В результаті вивчення цієї дисципліни студенти повинні знати:
- типи моделей знань та даних;
- способи створення інформаційно-логічних моделей предметних областей;
- можливості MS Access.
Після вивчення цієї дисципліни студенти повинні вміти:
- досліджувати предметні області і вибирати відповідні моделі даних;
- створювати та використовувати реляційні бази даних і різноманітні
їх об

єкти.
У запропонованому навчальному виданні

тексті лекцій, розглянуто першу частину навчального матеріалу, а саме розділ проектування бази даних до реалізації її у конкретній системі керування базами даних.

8
ТЕМА 1. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ПРО БАЗИ ДАНИХ ТА
ІНФОРМАЦІЙНІ СИСТЕМИ
Питання до вивчення
1.1. Поняття про інформацію, дані, базу даних та систему керування базою даних.
1.2. Система керування базою даних. Автоматизовані інформаційні системи.
1.3. Структура та властивості системи керування базою даних.
1.4. Класифікація систем керування базою даних.
1.5. Інформаційні системи. Основні типи, функції та компоненти.
1.1. Поняття про інформацію, дані та базу даних
Розглянемо спочатку поняття “інформація” та “дані“, які лежать в основі будь-якого курсу з інформаційних технологій і курсу ”Бази даних“, зокрема. У даний час не існує єдиного визначення інформації як наукового терміну, наведемо найбільш уживане визначення.
Інформація

це будь-які відомості про подію, процес чи об’єкт незалежно від форми їх подання (лат. Informatio

роз'яснення, виклад, обізнаність)
.
Відомості можуть бути невпорядкованими, тоді їх важко аналізувати для прийняття рішень. Опрацювання таких відомостей дозволяє їх структурувати і отримати так звані ”дані”.
Дані (Data)

це інформація, подана у формі, зручній для зберігання, передачі та обробки людиною чи технічними засобами.
Структурування

це укладання угод про способи подання даних.
Неструктурованими даними називають такі, що записані, наприклад, у текстовому файлі.

9
Приблизне уявлення про те, що таке база даних, можна одержати, звернувшись до записника, якщо у ньому розташовані в основному однотипні записи, що містять відомості про прізвища, імена, телефони, адреси людей.
Базою даних (БД, DBDatabase)
називають пойменовану структуровану сукупність даних, що відображає стан об'єктів і їх відношення в даній предметній області.
Предметна область (ПО, Subjekt Domain) – це досліджувана частина
(велика чи мала) реального світу. Назвемо декотрі предметні області:
АВТОМАТИЗАЦІЯ, СИСТЕМА КЕРУВАННЯ, ТЕХНІЧНИЙ ЗАСІБ
АВТОМАТИЗАЦІЇ,
ВИЩИЙ
НАВЧАЛЬНИЙ
ЗАКЛАД,
ПЕДАГОГІЧНІ КАДРИ. Бачимо, що предметна область може бути більш
і менш широка (порівняйте перші три, а потім ––дві останні).
Можна дати ще й інше визначення БД.
База даних – це сукупність взаємопов'язаних даних, які зберігаються разом. Ця сукупність має таку мінімальну надмірність, що припускає використання даних оптимальним чином для одного або декількох додатків.
Створюючи
БД, розробники намагаються впорядкувати
(структурувати) інформацію за різноманітними ознаками для того, щоб швидко отримувати вибірку з довільним сполученням ознак.
Бази даних, що створюються в пристроях пам'яті комп'ютера, можуть містити мільйони однотипних записів, які зберігають сукупність взаємопов'язаних відомостей про ті чи інші об'єкти.
Користувачами БД можуть бути різноманітні прикладні програми, програмні комплекси, а також спеціалісти предметної області, що виступають у ролі споживачів чи джерел даних (їх називають кінцевими
користувачами).

10
Уперше термін “база даних” з'явився у 1962 р. Не кожен набір даних може бути названий базою даних.
База даних має такі властивості:
-
інтегрованість, спрямована на розв'язок загальних задач;
- модельність (тобто структурованість), що відображає вибрану ПО;
- взаємопов'язаність даних;
- незалежність опису даних від прикладних програм.
Робота з базами даних обумовила створення нової інформаційної технології, що ґрунтується на таких двох принципах:
- інтеграція даних, коли всі дані накопичують і зберігають централізовано, створюючи динамічно (у реальному масштабі часу) поновлювану модель предметної області;
- незалежність прикладних програм від даних, тобто відділення логічної уяви користувачів БД про предметну область від фізичного подання даних у пам'яті ЕОМ (так звана логічна та фізична незалежність
даних).
1.2 Система керування базою даних. Автоматизовані
інформаційні системи
Згідно з цією технологією створюють єдиний для всіх завдань блок даних (база даних) і використовують єдину програму - систему керування
базою даних (СКБД), для маніпулювання даними на фізичному рівні.
Таким чином, СКБД – це сукупність мовних і програмних засобів, призначених для створення, ведення і сумісного використання БД багатьма користувачами. Відповідні абревіатури: російська

СУБД

”система управления базой данных”, та англійська

DBMS – “Database
Management System”.

11
Уведення СКБД відокремлює логічну структуру даних (тобто уявлення користувача про організацію даних) від фізичної структури даних у пам'яті ЕОМ.
У сучасному світі основними є автоматизовані БД, які називають також автоматизовані інформаційні системи, АІС. Швидкий пошук необхідних записів і представлення їх в зручній формі, проведення необхідних розрахунків, поповнення, видалення і корекцію даних виконують у них за допомогою ЕОМ.
Узагальнена структура АІС представлена на рис. 1.1.
Програми, за допомогою яких працює користувач, називають
прикладними програмами (ПП, Application Program) або додатками.
Зміни фізичної організації даних сприймаються СКБД і не впливають на прикладну програму. Зміна логіки прикладної програми не вимагає реорганізації і зміни механізму доступу до фізичних даних.
Відмінність роботи користувачів з АІС і просто з набором файлів показано на рис. 1.2. Нехай у межах однієї установи існують різні відділи, які повинні розв’язувати притаманні їм задачі. У той же час, ці задачі пов’язані загальною предметною областю, складом працівників, приміщеннями, матеріальними цінностями тощо.
За відсутності СКБД кожний користувач (підрозділ організації) мав би використовувати свій набір даних і свої прикладні програми.
При цьому зміна даних одних підрозділів не узгоджуються автоматично з такими ж даними інших підрозділів.

12

Користувачі
БД
СКБД
ПП
1
ПП
2
ПП
N
Рис.1.1. Узагальнена структурна схема АІС
(ПП
1
-ПП
N
– прикладні програми, які виконує АІС)
Застосування СКБД дозволяє створити один набір даних, з яким можуть працювати усі користувачі. Його легше оновлювати і забезпечувати обслуговування.
АІС на базі великих і міні - ЕОМ створює і обслуговує значна кількість фахівців. Користувачів часто розділяють на дві групи –
внутрішніх та кінцевих.
Внутрішніми користувачами вважають адміністратора
БД, адміністраторів функціональних підсистем, системних та прикладних програмістів.
Внутрішні створюють і розвивають інформаційну систему, а також підтримують правильне її функціонування. Кінцеві користувачі – це фахівці предметної області, заради задач яких створюють базу даних.

13
БД
СКБД
Обладнання
Засоби автоматизації
Сировина
Персонал
Постачальники
Замовники
Транспорт
Реалізація
Головний технолог
Головний інженер
Головний механік
Відділ кадрів
Відділ збуту
Матеріально
- технічний відділ
Бухгалтерія
Начальник транспортного цеху
Головний технолог
Головний
інженер
Головний механік
Відділ кадрів
Відділ збуту
Матеріально
- технічний відділ
Бухгалтерія
Начальник транспортного цеху
Сировина
Обладнання
Засоби автомат.
Персонал
Реалізація Постачальники Замовники
Закупівля
Транспорт a)
б
)
Рис.1.2. Схеми інформаційних систем а) без централізованого зберігання даних (система файлів), з централізованим зберіганням даних (система бази даних)

14
На чолі АІС стоїть адміністратор БД, який очолює її розробку і експлуатацію. На етапі проектування він розробляє концепцію БД, керує створенням її програмного супроводу. На етапі експлуатації БД він відповідає за захист даних, забезпечення коректного групового доступу, ефективне використання ресурсів інформаційної системи.
Адміністратори функціональних підсистем разом з адміністратором
БД визначають алгоритми обробки даних.
Системні програмісти забезпечують функціонування і (або) розширення СКБД – генерують СКБД, аналізують її роботу, створюють до неї нові модулі за замовленням адміністратора.
Прикладні програмісти розробляють на мові програмування СКБД прикладні програми для кінцевих користувачів АІС.
Кінцеві користувачі бувають двох типівопосередковані та безпосередні.
Опосередковані кінцеві користувачі не звертаються до комп’ютера безпосередньо, вони формулюють свої задачі службі адміністратора.
Відповіді для таких користувачів надходять у паперовому вигляді іноді з результатами аналізу певних експертів.
Безпосередні кінцеві користувачі працюють з АІС в інтерактивному режимі.
Саме кінцевих користувачів будемо далі називати користувачами.
При роботі з персональним комп'ютером (ПК) користувач може бути адміністратором, системним і прикладним програмістом в одній особі.
СКБД ПК, задовольняючи всім вимогам теорії БД, мають порівняно не складну архітектуру, ними легко оволодіти, забезпечені вбудованою системною інтерактивною допомогою. Сьогодні на ринку програмного забезпечення представлено значну кількість СКБД для ПК.

15

1.3. Структура та властивості СКБД
СКБД, як пакет програм, повинна мати такі можливості:
- забезпечувати операції створення і маніпулювання логічними даними (вибір, вставлення, оновлення, видалення і т. ін.) і одночасне виконання цих же операцій над фізичними даними;
- забезпечувати захист і цілісність (узгодженість) даних при колективному режимі користування базою даних.
У зв’язку з цим СКБД містить звичайно компоненти, які виконують наступні функції:
- визначення та модифікація структури БД;
- діалогова взаємодія з кінцевим користувачем (для введення і корекції
інформації, введення запитів і отримання відповідей):
- генерування звітів;
- створення додатків:
- створення екранних форм;
- створення і підключення програм;
- настроювання параметрів системи, її генерація і обслуговування;
- зв'язок із іншими СКБД і пакетами.
СКБД надає прикладній програмі інтерфейс з базою даних та засоби безпосереднього доступу до неї. Таким чином, стає зрозумілим, що СКБД є центральною складовою у автоматизованій інформаційній системі.
Для роботи з інформацією СКБД надає користувачам і програмам наступні мови:
- мову опису даних (МОД)

високорівневу не процедурну мову декларативного типу, призначена для опису логічної структури даних;

16
- мову маніпулювання даними (ММД)

сукупність конструкцій, які забезпечують виконання основних операцій з даними у прикладних програмах: уведення, модифікування і вибірку даних по запитах.
Ці мови у різних СКБД можуть різнитися. Найбільше поширення отримали дві стандартизовані мови:
- мова запитів за зразком, QBE

Query By Example ;
- структурована не процедурна мова з відносно невеликим
(близько 30) набором команд, SQL

Structured Query Language.
На рис. 1.3. наведено архітектуру СКБД. За допомогою мови опису даних створюють описи елементів (не саму БД, а її опис), груп та записів даних, а також взаємозв'язки між ними, які, як правило, задаються у вигляді таблиць. У залежності від конкретної реалізації СКБД мову опису даних підрозділяють на мову опису схеми бази даних (МОС) та мову опису підсхем бази даних (МОП).
Прикладна програма
ОПИС
БД
СКБД
МОД
МОС
МОП
ММД
Фізична
БД
Рисунок 1.3. Архітектура СКБД
Фактична структура фізичного зберігання даних відома тільки
СКБД.

17
З метою забезпечення зв'язків між програмами користувачів і СКБД
(що особливо важливо при мультипрограмному режимі роботи операційної системи) вона має специфічну складову - резидентний модуль системи керування базами даних. Цей модуль значно менший від інших складових системи за обсягом, тому на час функціонування АІС він може постійно знаходитись в основній пам'яті ЕОМ та забезпечувати взаємодію всіх складових СКБД і програм, які до неї звертаються.
Описану структуру мають усі СКБД, а розрізняються обмеженнями та можливостями по виконанню відповідних функцій. Отже, процес порівняння і оцінки таких систем для одного конкретного застосування зводиться до співставлення можливостей наявних СКБД з вимогами користувачів.
Ефективність конкретної СКБД визначається наявністю і зручністю засобів для виконання необхідних операцій.
1.4. Класифікація СКБД
У спеціальній літературі
існують різні
класифікації
автоматизованих баз даних. У залежності від задач та точок зору фахівці виділяють ті чи інші критерії і розподіляють пріоритети між ними.
Зупинимось на одній з класифікацій, згідно з якою АІС розрізняють за такими критеріями:
1)
за призначенням;
2)
за мовами;
3)
за локалізацією;
4)
за схемою додаткової обробки;
5)
за структурами даних.
Розглянемо по черзі і детальніше кожний з критеріїв.

18
За призначенням АІС розділяють на документальні, фактографічні
та змішані.
Документальні (дескрипторні, ДАІС)

це системи зорієнтовані на обробку та зберігання документа (порівняно великої за розміром послідовності символів), внутрішню структуру якого система майже повністю ігнорує, тобто він неподільний (атомарний) з точки зору системи.
Споживачем результатів пошуку виступає, як правило, кінцевий користувач.
Дескрипторні АІС історично були першими. Спочатку їх мовою була нічим не обмежена природна мова. Перші ДАІС призначалися для пошуку книг та документів у бібліотеках і великих сховищах, тому їх і почали називати документографічними.
Основним елементом інформаційного простору ДАІС була анотація або реферат книги, документа, явища чи об'єкта. Реферат повинен відображувати ті риси, які цікавлять користувача. У рефераті треба було виділити слова чи словосполучення, які повинні однозначно відповідати повному опису об'єкта.
Таких слів повинно бути небагато, їх називають ключовими словами
або дескрипторами. Запит для ДАІС можна сформулювати у вигляді переліку дескрипторів, який характеризує потрібний реферат, тобто об’єкт.
Фактографічні системи оперують фактами (даними) різних типів, що зв'язані у більш чи менш складні структури.
Змішані системи мають риси обох вищеназваних варіантів. Переважну більшість сучасних систем для ПЕОМ слід віднести до категорії змішаних.
За мовами розрізняють замкнені системи, системи з базовою мовою та
змішані.
Замкнені системи самостійно забезпечують користувача всіма необхідними засобами як для локалізації даних, так і для їх постпошукової чи

19 передпошукової обробки. Недоліком таких систем є те, що в них відсутні або малоефективні засоби для розробки надбудов

проблемно- орієнтованих комплексів.
Замкнена СКБД є інтерпретатором (або компілятором) спеціальної
”мови запитів” до даних, здатним у діалоговому або програмному режимі виконувати команди керування БД (Borland: dBase, Foxbase, Paradox,
Interbase; MicroSoft: Visio FoxPro та Access; Oracle; Informix Software і т.д).
Системи з базовою мовою передбачають взаємодію користувача з
СКБД із середовища якоїсь іншої універсальної мови програмування, де і виконують більшість перетворень даних. Для цього в універсальну мову програмування типу Cobol, P1/1, Pascal, СІ, Basic і т.д. уводять засоби опису і маніпулювання даними для створення прикладних програм.
Такий підхід зручний для розробки різного роду систем як надбудов над СКБД, оскільки дає можливість створювати високоефективні програми постпошукової обробки даних.
Змішані системи передбачають наявність обох попередніх підходів
і є найбільш поширеними на сьогодні.
За локалізацією системи розділяють на локальні (local Database, LDB) та розподілені (РБД, distributed Database, DDB).
Локальність передбачає розташування всього програмного забезпечення і даних на одному комп'ютері, а розподіленість означає розташування системи на мережі комп'ютерів з певною стратегією рознесення даних.
Комп’ютер з локальною (централізованою) СКБД і даними може знаходитись як окремо, так і в складі певної мережі. За способом доступу до
даних (за архітектурою) сіткові БД розділяють на такі, як файл - сервер та
клієнт – сервер.

20
Сервером (Server) певного ресурсу у комп’ютерній мережі називають комп’ютер (програму), який керує ресурсом, а клієнтомкомп’ютер
(програму), який використовує цей ресурс. Ресурсом мережі можуть бути бази даних, файлові системи, служби друку, поштові служби. Тип сервера визначається видом ресурсу, наприклад, якщо ресурсом виступають бази даних, то сервер називають сервером бази даних.
Файл – сервер (FileServer) передбачає наявність однієї ЕОМ як центральної (сервер), у якій зберігається сама БД. Решта ЕОМ мережі виконують функції робочих станцій (Workstation), з якими працюють користувачі. Файли БД згідно з вимогами користувачів передаються на робочі станції на обробку. Ця система історично з’явилася першою.
Недоліком такого варіанта архітектури є висока інтенсивність передачі даних. Оскільки файли БД передаються повністю, то дуже часто користувачу надходять надлишкові дані, незалежно від того, скільки записів з бази йому треба.
На рис. 1.4 подано схему сіткової БД архітектури файл – сервер.
Рис. 1.3. Схема сіткової БД архітектури файл – сервер

21
Клієнт – сервер (ClientServer) передбачає використання центральної ЕОМ не тільки для зберігання, але і для основної обробки даних. Запит користувача викликає дії самого сервера. Вибрані дані, а не файли (як у першому типі архітектури), передаються від сервера до користувача (клієнта). Специфікою цієї архітектури є використання мови запитів SQL. Сервер БД виконує пошук і отримання потрібних даних, які потім передаються користувачу. Позитивним у такому способі є помітно менший обсяг даних, що передаються по мережі.
На рис. 1.5 подано схему сіткової БД архітектури клієнт – сервер.
Рис. 1.5. Схема сіткової БД архітектури файл – сервер
У централізованій БД легше організувати безпеку, цілісність і несуперечливість інформації при оновленні даних. Однак при нарощуванні структури БД і при експлуатації її організаціями, розташованими на різних

22 територіях, виникають наступні складнощі:
- значний обсяг даних, що передаються;
- недостатня надійність передачі інформації;
- зниження продуктивності програмних засобів;
- зростання витрат на супровід та модернізацію робіт.
Розподілена БД складається з декількох частин (файлів, відношень), які перетинаються або дублюються та зберігаються у пристроях пам’яті різних ЕОМ комп’ютерної мережі. Зв’язок між складовими цієї бази може бути функціональними або через копії одного і того самого файлу. У користувачів повинно бути відчуття роботи з централізованою БД.
Робота з такими БД забезпечується системами керування розподіленою базою даних (СКРБД). Найпотужнішими сучасними мережними системами є продукти наступних фірм: Informix Software
(Informix), Oracle (Oracle), Borland (Interbase), Progress Software (Progress
), Sybase (Sybase System).
Децентралізація дозволяє досягти наступних результатів:
- прискореної обробки
інформації внаслідок розподілення навантаження на різні ЕОМ;
- оптимального використання даних на місцях при виконанні віддалених запитів;
- зменшення витрат на розробку та супровід БД;
- спрощення управління базою даних.
Сіткові варіанти системи керування базами даних містять все необхідне для роботи в мережах. Вони мають високу потужність та працюють на всіх типах персональних комп'ютерів. Сучасні мережні системи керування базами даних мають розвинені реляційні засоби програмування.

23
Розмір і складність баз даних обмежуються тільки можливостями операційної системи комп'ютера і обсягом доступної пам'яті.
Класифікації автоматизованих БД за останніми двома пунктами добре ілюструє рис. 1.6.
Режим роботи з БД
З одним користувачем
З багатьма користувачами
Послідовний
Паралельний
З централізованою БД
З розподіленою БД
Рис.1.6. Режими роботи з базами даних
За схемою додаткової обробки системи розділяють на системи з
постобробкою та попередньою обробкою, що означає виконання певних математичних операцій з даними до або після їх зберігання у БД.
Головним призначенням будь-якої системи баз даних є підтримка функцій локалізації даних, що зберігаються, але дуже важливою властивістю, що може значно підняти інтерфейсний рівень системи, є наявність постобробки даних після їх локалізації в базі даних, чи попередньої обробки.
За структурами даних розглядають системи ієрархічні, сіткового
типу та реляційні.
Структура даних, яку підтримує СКБД, це важливий фактор, що впливає як на смислову потужність, так і на ефективність її функціонування. Існуючі структури детально розглянуто у розділі
«Моделі даних».

24
1.5. Інформаційні системи. Основні типи, функції та компоненти
Інформаційна система (ІС, informative System)– це система, що включає інформаційні, програмні, технічні, лінгвістичні, організаційні засоби збору, накопичення, передачі, пошуку, обробки даних. ІС призначені для збору, накопичення, передачі, пошуку, обробки даних.
Типи інформаційних систем по значущості виконуваних функцій наступні:
- інформаційно

пошукові системи;
- системи обробки даних.
Тип інформаційної системи багато в чому зумовлює вимоги до організації її інформаційної складової. У табл. 1.1 наведено загальні властивості інформаційних систем.
Таблиця 1.1. Загальні властивості інформаційних систем
Назва
Особливості інформаційної складової
Функції
OLTP
(Online Transaction
Processing)
Системи оперативної обробки даних
Інформаційну компоненту (базу даних) OLTP - систем дуже часто оновлюють. Тому вона не повинна містити надлишкового дублювання даних. Більшість інформаційних систем – OLTP-системи.
- оновлення;
- обробка даних
OLAP
(Online Analytical
Processing)
Системи оперативного аналізу даних
Інформаційну компоненту OLAP - систем, як правило, не оновлюють
(її називають сховищем даних).
Тому тут можливе надлишкове дублювання даних.
Системи прийняття рішень будують у вигляді OLAP – систем.
- накопичення;
- аналіз і обробка даних
Для побудови інформаційних систем застосовують різні
інструментальні засоби, принципи і методології. Якщо при створенні і функціонуванні інформаційної системи використовують БД та СКБД, то до такої ІС інколи застосовують термін “банк даних”.

25
Банк даних (БнД, Bank of Data, Data Bank)

це система спеціальним чином організованих даних

баз даних (однією чи декількома), програмних, технічних, мовних та організаційно-методичних засобів, які призначені для забезпечення централізованого накопичення і колективного багатоцільового використання даних.
Програмні засоби містять систему управління базами даних. Технічні засоби

це персональний комп'ютер або мережа.
Лінгвістичні засоби представлені мовними засобами СКБД: – мовою опису даних та мовою маніпулювання даними.
Організаційні засоби – засоби адміністрування бази даних

(забезпечення цілісності даних, супровід програмних засобів і т. ін.)
Поняття інформаційної системи ширше, ніж поняття банку даних
База даних – це лише одна з компонент банку даних

На рис. 1.7 наведено структурну схему банку даних.
Словник
(каталог)
даних
БД
СКБД
Адміністратор
БД
Обчислювальна система
ОП
ПЗ
ТЗ
БнД

Рис. 1.7. Структурна схема банку даних:
БД

одна чи декілька БД; ПЗ, ТЗ

програмні та технічні засоби обчислювальної системи; ОП

обслуговуючий персонал

26
Словник (або каталог) даних використовують для централізованого накопичення і описи ресурсу даних. Він містить опис ПО, відомості про структуру БД, про зв'язки між елементами БД. Його можна розглядати як частку самої бази даних.
Сховище даних (Data Warehouse)спеціально створена предметно

орієнтована база даних призначена для підготовки звітів і бізнес-аналізу з метою підтримки ухвалення рішень в організації. Сховище даних будують на основі систем керування базами даних і систем підтримки ухвалення рішень.
Дані, що надходять у сховище даних, як правило, доступні тільки для читання. Дані з OLTP

системи копіюють у сховище даних так, щоб створення звітів і OLAP

аналіз не використовував ресурси транзакційної системи і не порушував її стабільності. Зазвичай, дані завантажують у сховище з певною періодичністю, тому актуальність даних може декілька відставати від OLTP

системи.
Сховища даних організовують за такими принципами:
- проблемно

предметна орієнтація, тобто дані об’єднують у категорії і зберігають відповідно до областей, які вони описують, а не за додатками, які вони використовують;
- інтегрованість, коли. дані об’єднані так, щоб вони задовольняли всім вимогам підприємства в цілому, а не одній тільки функції бізнесу;
- некоректованість, вона означає, що дані в сховищі даних не створюють, а вони надходять із зовнішніх джерел, їх не коректують і не видаляють;
- залежність від часу, дані в сховищі точні і коректні тільки у тому випадку, коли вони відповідають деякому проміжку або моменту часу.

27
Існують два архітектурні напрями дизайну сховищ – нормалізовані сховища даних і сховища з вимірами.
У нормалізованих сховищах дані знаходяться в предметно –
орієнтованих таблицях третьої нормальної форми (детальніше

у п.3.6).
Нормалізовані сховища характеризуються як прості у створенні й управлінні, недоліки нормалізованих сховищ – велика кількість таблиць як наслідок нормалізації, тому для отримання певної інформації потрібно робити вибірку з багатьох таблиць одночасно. Це погіршує продуктивність системи.
Сховища з вимірами використовують схему «зірка» або схему
«сніжинка». При цьому в центрі «зірки» знаходяться дані (Таблиця фактів), а виміри утворюють промені зірки.
Різні таблиці фактів спільно використовують таблиці вимірів, що значно полегшує операції об'єднання даних з декількох наочних таблиць фактів (приклад – факти продажів та постачань товару). Таблиці даних і відповідних вимірами утворюють архітектуру «шина». Виміри часто створюються в третій нормальній формі, зокрема, для протоколювання зміни у вимірах. Основною перевагою сховищ з вимірами є простота і зрозумілість для розробників і користувачів, також, завдяки ефективнішому зберіганню даних
і формалізованим вимірам, полегшується і прискорюється доступ до даних, особливо при складних аналізах. Основним недоліком є складніші процедури підготовки і завантаження даних, а також управління і зміна вимірів даних.
Джерелами даних можуть бути: традиційні системи реєстрації операцій, окремі документи, набори даних.

28
При роботі зі сховищами виконують такі операції з даними:
- витягання – переміщення інформації від джерел даних до окремої БД, приведення їх до єдиного формату;
- перетворення – підготовка інформації до зберігання в оптимальній формі для реалізації запиту, необхідного для ухвалення рішень;
- завантаження – розташування даних у сховищі виконується атомарно, шляхом додавання нових фактів або коректуванням тих, що існують;
- аналіз – OLAP, Data Mining, зведені звіти;
- подання результатів аналізу.
Запитання та завдання для самостійної роботи
1. Що таке база даних ?
2. Назвіть властивості БД
3. Що таке система керування базою даних ?
3. Зобразіть узагальнену структуру АІС.
5. Які можливості повинна мати АІС?
6. Яку загальну архітектуру має СКБД?
7. Наведіть загальну класифікацію СКБД.
8. Як класифікують СКБД за технологією обробки даних?
9. Як класифікують СКБД за способами доступу до даних?
10. Наведіть 6 прикладів предметних областей, які відповідають
Вашій спеціальності.
11. Зробіть пошук в Internet і визначте, які фірми створюють СКБД, запишіть назви цих СКБД.

29


Поділіться з Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал