Основы баз данных

Концепция баз данных

Центральное место в системе обработки данных отводится организации данных на машинных носителях. Первоначально доминировала файловая организация информационной базы, предназначенная для решения комплексов задач (рис. 10.20), для которых разрабатывались программы на алгоритмическом языке программирования (PL/1, Pascal, Fortran и т. п.). В программах обеспечивалось управление файлами локальной информационной базы задачи (ЛИБ): создание, поиск, удаление записей файлов, модификация значений их полей. С ростом числа задач неизбежно происходит дублирование данных в различных ЛИБ, поэтому гарантировать актуальность, полноту и целостность данных всех ЛИБ невозможно. Это снижает качество информации для принятия управленческих решений, удорожает процесс создания и сопровождения автоматизированной системы управления.

Рис. 10.20. Файловая организация информационной базы.

Концепция баз данных сложилась на рубеже 60-х гг. XX в. как альтернатива файловой организации информационной базы. Необходимость интеграции данных, обеспечения однократного ввода и многократного использования данных различными задачами, повышение качества информации (актуальности, достоверности и своевременности получения), с одной стороны, и появление устройств прямого доступа большого объема для хранения данных (магнитных барабанов и магнитный дисков), развитие методов и инструментальных средств программирования, с другой стороны, в совокупности способствовали становлению концепции баз данных.

На рис. 10.21 приведена предложенная в 1975 г. подкомитетом по стандартизации требований и планирования Американского национального института стандартов (ANSI/SPARC) схема многоуровнего представления базы данных, основанная на модельном подходе, выделении логического и физического уровней представления данных иод управлением СУБД — системы управления базами данных.

Рис. 10.21. Модельное представление базы данных.

Логический уровень определяет содержание и логику использования данных приложениями. Для представления интегрированной структуры данных служит концептуальная модель (модель или схема данных). Для представления частной структуры данных для отдельной задачи применяется внешняя модель (подмодель или подсхема данных), которая является подмножеством концептуальной модели. Во внешней модели определены состав и структура данных, а также разрешенные методы работы с данными — чтение, запись, модификация и удаление. Благодаря внешним моделям может быть обеспечен контроль санкционированного доступа к базе данных различных приложений.

Физический уровень данных учитывает особенности среды хранения: способ организации и метод доступа к данным, параметры физической организации (форматы данных, длины записей, размеры физических блоков, методы управления переполнением данных в физическом пространстве и др.), местоположение файлов и др.

Характерные свойства баз данных:

• • многоуровневое представление, модельное описание данных предметной области;
• • интеграция данных (вместо множества ЛИБ используется единая база данных);
• • независимость логики обработки данных от их физического представления;
• • применение специализированной программы — системы управления базами данных (СУБД) для централизованного управления данными базы данных;
• • гарантированный уровень качества данных.

К ключевым понятиям организации баз данных относятся:

• • информационно-технологическая архитектура базы данных;
• • структура и модели данных базы данных;
• • физическая организация данных базы данных на машинном носителе.