МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное
государственное бюджетное образовательное
учреждение
высшего
профессионального образования
«Тихоокеанский
государственный университет»
Кафедра Экономической кибернетики
Контрольная работа
по Базам данных
вариант №1
на тему «История развития баз
данных: файлы и файловые системы, базы
данных»
Выполнил студент заочного обучения
Специальность «Региональная Экономика»
Группа РЭ(б)3-22
Номер зачетной книжки 120430160
Ф.И.О. Данилов Е.С.
Хабаровск 2013 г.
СОДЕРЖАНИЕ
1 История развития баз данных:
файлы и файловые системы, базы данных 3
2 Расчет повременной
оплаты
16
Список использованных источников 45
1 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ БАЗ
ДАННЫХ: ФАЙЛЫ И ФАЙЛОВЫЕ
СИСТЕМЫ, БАЗЫ ДАННЫХ
Сложность современной технологии
баз данных явилась результатом развития
в течение нескольких десятилетий способов
обработки данных и управления информацией.
Подталкиваемая, с одной стороны, нуждами
и требованиями менеджмента и ограниченная,
с другой стороны, возможностями технологии,
обработка данных развивалась от примитивных
методов пятидесятых годов к сложным интегрированным
системам сегодняшнего дня.
Потребности менеджмента росли
параллельно с развитием технологии. Первые
системы обработки данных выполняли лишь
канцелярскую работу, сокращая количество
бумаг. Современные системы перешли к
накоплению и управлению информацией,
рассматриваемой сегодня как жизненно
важный ресурс компании. Сегодня наиболее
важная функция систем управления базами
данных служить основой информационных
систем корпоративного управления.
Файловые системы явились первой попыткой
компьютеризировать известные всем ручные
картотеки. Подобная картотека (или подшивка
документов) в некоторой организации могла
содержать всю внешнюю и внутреннюю документацию,
связанную с каким-либо проектом, продуктом,
задачей, клиентом или сотрудником. Так
как обычно таких папок бывает очень много,
то для поиска какой-либо информации, нам
необходимо просмотреть всю картотеку
от начала и до конца. Ручные картотеки
позволяют успешно справляться с поставленными
задачами, если количество хранимых объектов,
которые нужно только хранить и извлекать,
невелико. Однако они совершенно не подходят
для тех случаев, где нужно выполнить перекрестные
связи или выполнить обработку сведений.
Файловые системы были разработаны в
ответ на потребность в получении более
эффективных способов доступа к данным.
Однако, вместо организации централизованного
хранилища всех данных предприятия, был
использован децентрализованный подход,
при котором сотрудники каждого отдела
работают со своими собственными данными
и хранят их в своем отделе.
Совершенно очевидно, что большое количество
данных в отделах дублируется, что весьма
характерно для любых файловых систем.
Еще более важен тот факт, что дублирование
данных может привести к нарушению их
целостности. Иначе говоря, данные в разных
отделах могут стать противоречивыми.
Кроме того, физическая структура и способ
хранения записей файлов данных жестко
зафиксированы в коде программ приложений.
Это значит, что изменить существующую
структуру данных достаточно сложно. Данная
особенность файловых систем называется
зависимостью от программ и данных.
Одним словом, файловые системы обычно
обеспечивают хранение слабо структурированной
информации (например, текстовых данных:
документов), оставляя дальнейшую структуризацию
прикладным программам.
В 60-е года файлы допускают лишь последовательный
доступ. Это означает, что каждая запись
в файле может быть прочитана и обработана
только после того, как прочитаны все предшествующие
ей записи в файле. Большинство файлов
хранилось на ленте, и записи извлекались
и обрабатывались последовательно. Обычно
с файлами работали в пакетном режиме,
то есть все записи файла обрабатывались
за один раз, обычно ночью.
Однако для выполнения
большого количества рутинной работы
требуется произвольный доступ - возможность напрямую обращаться
к конкретной записи без предварительной
сортировки файла или последовательного
чтения всех записей. Файлы произвольного
доступа, в отличие от файлов последовательного
доступа, позволяют извлекать записи в
произвольном порядке. Вы можете обратиться
прямо к нужной вам записи. ИП-файлы - наиболее популярный
в бизнесе вид файлов произвольного доступа.
Эти файлы позволяют выбрать одно или
несколько полей - все вместе они
называются ключом - для точного задания
того, какую запись извлекать. ИП-файлы
стали мощным практическим средством,
придавшим прикладным системам определенную
гибкость.
Несмотря на появление файлов
с произвольным доступом, быстро стало
очевидным, что файловые системы любого
типа обладают некоторыми врожденными
недостатками:
А) Избыточность данных. Главная
трудность состоит в том, что многие приложения
используют свои собственные файлы данных.
Таким образом, некоторые единицы данных
повторяются в разных приложениях, что
порождает риск противоречий между разными
версиями общих данных.
Б) Слабый контроль данных. В
файловых системах отсутствует централизованный
контроль на уровне элементов данных.
Весьма часто один и тот же элемент данных
имеет несколько имен в зависимости от
того, в какие файлы он входит.
В) Недостаточные возможности
управления данными. Индексно-последовательные
файлы позволяют обращаться к определенной
записи по ключу. Этого достаточно до тех
пор, пока нужна отдельная запись. Однако предположим,
что нужен целый ряд связанных между собой
записей. Такую информацию будет трудно,
если не невозможно, извлечь из файловой
системы, поскольку файловые системы не
позволяют устанавливать связь между
данными разных файлов.
Г) Большие затраты труда программиста.
Новая прикладная программа часто требовала
совершенно нового набора файлов. Даже
если существующий уже файл содержал некоторые
нужные данные, приложению часто требовался
еще какой-либо набор элементов данных.
В результате программисту приходилось
перекодировать определения нужных элементов
данных из существующих файлов, а также
определять новые элементы данных. Так,
в файловой системе существовала жесткая
зависимость между программами и данными.
В конце шестидесятых - начале семидесятых годов произошел
переход от обработки данных к обработке
информации. Это изменение отражает рост
понимания того, что информация - это не просто деловые записи.
Постепенно бизнесмены начали понимать
ценность информации и огромный потенциал
компьютерных систем в деле поддержания
этого недавно признанного ресурса и управления
им. Это привело в конце шестидесятых к
необходимости появления информационно-управляющих
систем (ИУС). Такие системы используют
уже содержащиеся в компьютере данные,
давая ответы на широкий круг управленческих
вопросов.
Файлы содержат данные. Информация
же - это обработанные данные. Мы
подразумеваем здесь, что информация - это организованные данные
или выводы из них. Конечно, каждый факт
или группу данных мы могли бы назвать
информацией. Но мы в первую очередь заинтересованы
в такой информации, которая может быть
полезна менеджерам или руководству компании,
особенно в вопросе принятия решений.
Обычно такая информация получается в
результате обработки большого количества
фактов. Таким образом, информация отличается
от данных.
В последние годы серьезность
влияния, оказываемого информацией на
планирование и принятие решений организациями,
привела к росту понимания того, что информация - это ресурс, обладающий определенной
ценностью, и, следовательно, нуждающийся
в упорядочении и управлении. Появившиеся
информационные системы, использующие
базы данных, стали основополагающим средством
снабжения менеджеров точной и своевременной
информацией.
База данных - это множество взаимосвязанных
элементарных групп данных, которые могут
обрабатываться одной или несколькими
прикладными системами. Система базы данных
состоит из базы данных; программного
обеспечения общего назначения, называемого
системой управления базой данных (СУБД),
служащего для управления базой данных;
соответствующего оборудования и людей.
Модель данных -
интегрированный набор понятий для описания
и обработки данных, связей между ними
и ограничений, накладываемых на данные
в некоторой организации. Модель является
представлением «реального мира» объектов
и событий, а также существующих между
ними связей. Цель построения модели данных
заключается в представлении данных в
понятном виде.
В модели на основе
записей база данных состоит из нескольких
записей фиксированного формата, которые
могут иметь разные типы. Каждый тип записи
определяет фиксированное количество
полей, каждое из которых имеет фиксированную
длину. Существуют три основных типа логических
моделей данных на основе записей:
- сетевая модель данных (network data model).
Сетевая модель
данных – модель, состоящая из записей,
элементов данных и связей типа «один
ко многим» (1:М), установленных между записями.
В сетевой модели
данные представлены в виде коллекций
записей, а связи - в виде наборов. В отличие
от реляционной модели, связи здесь явным
образом моделируются наборами, которые
реализуются с помощью указателей. Сетевую
модель можно представить как граф с записями
в виде узлов графа и наборами в виде его
ребер (рис.1).
Рисунок 1 - Представление связей
в сетевой модели
Для описания
схемы сетевой БД используется две группы
типов: «запись» и «связь». Тип «связь»
определяется для двух типов «запись»:
предка и потомка. Переменные типа «связь»
являются экземплярами связей.
Сетевая БД состоит
из набора записей и набора соответствующих
связей. На форматирование связи особых
ограничений не накладывается. Если в
иерархических структурах запись-потомок
могла иметь только одну запись-предка,
то в сетевой модели данных запись-потомок
может иметь произвольное число записей-предков
(свободных родителей).
К числу важнейших
операций манипулирования данными баз
сетевого типа можно отнести следующие:
поиск записи в БД; переход от предка к
первому потомку; переход от потомка к
предку; создание новой записи; удаление
текущей записи; обновление текущей записи;
включение записи в связь; исключение
записи из связи; изменение связей и т.д.
Достоинством
сетевой модели данных является возможность
эффективной реализации по показателям
затрат памяти и оперативности.
Недостатком сетевой
модели данных является высокая сложность
и жесткость схемы БД, построенной на ее
основе, а также сложность для понимания
и выполнения обработки информации в БД
обычным пользователем. Кроме того, в сетевой
модели данных ослаблен контроль целостности
связей вследствие допустимости установления
произвольных связей между записями.
2) иерархическая модель данных
(hierarchical data model).
Иерархическая
модель является ограниченным подтипом
сетевой модели. В ней данные представлены
как коллекции записей, а связи — как наборы.
Однако в иерархической модели узел может
иметь только одного родителя. Иерархическая
модель может быть представлена как древовидный
граф с записями в виде узлов (которые
также называются сегментами) и множествами
в виде ребер (рис. 2).
Рисунок 2 - Представление связей
в иерархической модели.
При использовании
сетевой или иерархической моделей от
пользователя требуется знание физической
организации базы данных, к которой он
должен осуществлять доступ. Сетевые и
иерархические системы используют навигационный
подход (т.е. они указывают, как их следует
извлечь).
Данная модель
характеризуется такими параметрами,
как уровни, узлы, связи. Принцип работы
модели таков, что несколько узлов более
низкого уровня соединяется при помощи
связи с одним узлом более высокого уровня.
Также можно встретить
следующее описание типов иерархической
модели.
Тип «дерево» является
составным. Он включает в себя подтипы
(«поддеревья»), каждый из которых, в свою
очередь, является типом «дерево». Каждый
из типов «дерево» состоит из одного «корневого»
типа и упорядоченного набора (возможно
пустого) подчиненных типов. Каждый из
элементарных типов, включенных в тип
«дерево», является простым или составным
типом «запись». Простая «запись» состоит
из одного типа, например, числового, а
составная «запись» объединяет некоторую
совокупность типов, например, целое, строку
символов и указатель (ссылку).
К достоинствам
иерархической модели данных относятся
эффективное использование памяти ЭВМ
и неплохие показатели времени выполнения
основных операций над данными. Иерархическая
модель данных удобна для работы с иерархически
упорядоченной информацией. Недостатком
иерархической модели является ее громоздкость
для обработки информации с достаточно
сложными логическими связями, а также
сложность понимания для обычного пользователя.
3) реляционная модель данных
(relational data model)
Реляционная модель
данных впервые была предложена американским
математиком Коддом в 1970 году. Фундаментальным
понятием реляционной БД является отношение.
На физическом уровне отношения представляют
собой таблицы. В реляционной модели все
данные представлены в виде простых таблиц,
разбитых на строки и столбцы.