Базы данных и СУБД

Ядро СУБД отвечает за управление данными во внешней памяти, управление буферами оперативной памяти, управление транзакциями и журнализацию. Соответственно, можно выделить такие компоненты ядра как менеджер данных, менеджер буферов, менеджер транзакций и менеджер журнала. Ядро обладает собственным интерфейсом, недоступным пользователям, и является основной резидентной частью СУБД. При использовании архитектуры «клиент-сервер» ядро является основной составляющей серверной части системы.

Основной функцией компилятора языка БД является преобразование операторов языка БД в выполняемую программу. Основной проблемой реляционных СУБД является то, что языки этих систем  являются непроцедурными, то есть в операторе такого языка специфицируется некоторое действие над БД, но эта спецификация не является процедурой, а лишь описывает в некоторой форме условия совершения желаемого действия. Поэтому компилятор должен решить, каким образом выполнять оператор языка прежде, чем произвести программу. Применяются достаточно сложные методы оптимизации операторов. Выполняемая программа представляется в машинных кодах или в выполняемом внутреннем машинно-независимом коде. В последнем случае реальное выполнение оператора производится с привлечением подсистемы поддержки времени выполнения, представляющей собой интерпретатор этого внутреннего языка.

В отдельные утилиты обычно выделяют такие процедуры, которые слишком сложно выполнять с использованием языка БД, например, загрузка и выгрузка БД, сбор статистики, глобальная проверка целостности и другие. Утилиты программируются с использованием интерфейса ядра СУБД.

К функциям СУБД также относятся:

• определение структуры БД, инициализация БД и начальная загрузка данных;
• управление ресурсами среды хранения;
• обеспечение логической независимости, то есть предоставление определенной свободы логического представления БД без необходимости соответствующей модификации физического представления;
• обеспечение физической независимости данных путем предоставления свободы организации БД в среде хранения, не вызывая изменений в логическом представлении;
• поддержка логической целостности БД;
• обеспечение физической целостности БД, то есть защита и восстановление БД после различного рода сбоев;
• управление доступом, то есть разграничение джоступа пользователей к БД, так как в ней могут храниться данные, которые должны быть доступны лишь определенному кругу пользователей.Данный результат достигается путем введения паролей;
• Организация параллельного доступа пользователей к базе данных.

 

3. Модели данных, поддерживающих СУБД

 

         Основой любой базы данных является реализованная в ней модель данных, представляющая собой множество структур данных, ограничений целостности и операций манипулирования данными. С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и существующие между ними связи.

      Базовыми моделями представления данных являются иерархическая, сетевая и реляционная.(рисунки1,2 и 3 в приложении).

        Иерархическая модель данных представляет информационные отображения объектов реального мира – сущности и их связи в виде ориентированного графа или дерева. К основным понятиям иерархической структуры относятся уровень, элемент или узел и связь. Узел - это совокупность атрибутов, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и так далее уровнях. Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей.

К каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи.

Примерами операторов манипулирования  иерархически организованными данными могут быть следующие:

• найти указанное дерево БД;
• перейти от одного дерева к другому;
• перейти от одной записи к другой внутри дерева;
• перейти от одной записи к другой в порядке обхода иерархии;
• вставить новую запись в указанную позицию;
• удалить текущую запись.

В иерархической модели данных автоматически поддерживается целостность ссылок между предками и потомками. Основное правило: никакой  потомок не может существовать без  своего родителя.

Сетевая модель организации данных является расширением иерархической модели. В иерархических структурах запись-потомок должна иметь только одного предка - в сетевой структуре данных потомок может иметь любое число предков. 

Понятие реляционной модели данных (от английского relation - отношение) связано с разработками Е. Кодда. Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата реляционной алгебры и реляционного исчисления для обработки данных.

Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц. Реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

1. каждый элемент таблицы — один элемент данных;

2. все столбцы в таблице однородные, то есть, все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный или другой) и длину;
3. каждый столбец имеет уникальное имя;
4. одинаковые строки в таблице отсутствуют;
5. порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.

Отношения представлены в виде таблиц, строки которых соответствуют кортежам или записям а столбцы - атрибутам отношений, доменам, полям.

Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется простым ключом. Если записи однозначно определяются значениями нескольких полей, то такая таблица базы данных имеет составной ключ.

Чтобы связать две реляционные  таблицы, необходимо ключ первой таблицы  ввести в состав ключа второй таблицы  или ввести в структуру первой таблицы внешний ключ - ключ второй таблицы.

В реляционной модели данных фиксируются два базовых требования целостности, которые должны поддерживаться в любой реляционной СУБД. Первое требование называется требованием целостности сущностей, которое состоит в том, что любой кортеж любого отношения должен быть отличим от любого другого кортежа этого отношения, то есть любое отношение должно содержать первичный ключ.

Второе требование называется требованием  целостности по ссылкам и состоит  в том, что для каждого значения внешнего ключа в отношении, на которое  ведет ссылка, должен найтись кортеж с таким же значением первичного ключа, либо значение внешнего ключа должно быть неопределенным.

В качестве операторов манипулирования  данными в реляционных моделях  используются операторы языка структурированных  запросов SQL.

 

1.4. Области применения  баз данных в экономике

 

       Если  постарался классифицировать существующие  области применения баз данных, а так же оценить перспективы  их развития в настоящее время,  то можно получить примерный  список наиболее распространенных классов, получивших распространение и применение во всех областях применения баз данных. Этот список будет выглядеть следующим образом: документографические и документальные базы , базы данных по промышленной, строительной продукции , базы данных по экономической и конъюнктурной информации (статистическая, кредитно-финансовая, внешнеторговая)

      Экономические  задачи, для решения которых необходимо  применять программное обеспечение  СУБД, весьма обширны и разнообразны. На его основе строятся информационные системы  предприятий различных уровней (от малых до крупных).Оно лежит в основе практически всех прикладных бухгалтерских программ (например, "1C: Бухгалтерия" и др.). Одновременно СУБД применяются для автоматизации систем управления, мониторинга и прогнозирования развития отраслей и экономики страны в целом. 

Глава 2. Обзор наиболее популярных СУБД    

                                                

2.1. Microsoft Access

     Первая версия СУБД Access появилась в начале 90-х годов. Это была первая настольная реляционная СУБД для 16-разрядной версии Windows. Популярность Access значительно возросла после включения этой СУБД в состав Microsoft Office. Состав программного продукта

Основные компоненты MS Access:

• просмотр таблиц;
• построитель экранных форм;
• построитель SQL-запросов (язык SQL в MS Access не соответствует стандарту ANSI);
• построитель отчётов, выводимых на печать.

Все они могут вызывать скрипты на языке VBA. Таким образом, MS Access позволяет разработать СУБД практически «с нуля» или написать оболочку для любой внешней СУБД.

Версии:

• 1993 Access 2.0 для Windows (Office 4.3)
• 1995 Access 7 для Windows 95 (Office 95)
• 1997 Access 97 (Office 97)
• 1999 Access 2000 (Office 2000)
• 2001 Access 2002 (Office XP)
• 2003 Access 2003 (из комплекта программ Microsoft Office 2003)
• 2007 Microsoft Office Access 2007 (из комплекта программ Microsoft Office 2007) .

В отличие от Visual FoxPro, фактически превратившегося в средство разработки приложений, Access ориентирован в первую очередь на пользователей Microsoft Office, в том числе и не знакомых с программированием. Это, в частности, проявилось в том, что вся информация, относящаяся к конкретной базе данных, а именно таблицы, индексы (естественно, поддерживаемые), правила ссылочной целостности, бизнес-правила, список пользователей, а также формы и отчеты хранятся в одном файле, что в целом удобно для начинающих пользователей.

Последняя версия этой СУБД - Access 2000 входит в состав Microsoft Office 2000 Professional и Premium, а также доступна как  самостоятельный продукт. В состав Access 2000 входят:

• Средства манипуляции данными Access и данными, доступными через ODBC (последние могут быть <присоединены> к базе данных Access).
• Средства создания форм, отчетов и приложений; при этом отчеты могут быть экспортированы в формат Microsoft Word или Microsoft Excel, а для создания приложений используется Visual Basic for Applications, общий для всех составных частей Microsoft Office.
• Средства публикации отчетов в Internet.
• Средства создания интерактивных Web-приложений для работы с данными (Data Access Pages).
• Средства доступа к данным серверных СУБД через OLE DB.
• Средства создания клиентских приложений для Microsoft SQL Server.
• Средства администрирования Microsoft SQL Server.

Поддержка COM в Access выражается в возможности использовать элементы управления ActiveX в формах и Web-страницах, созданных с помощью Access. В отличие от Visual FoxPro создание COM-серверов с помощью Access не предполагается.

Иными словами, Microsoft Access может быть использован, с одной  стороны, в качестве настольной СУБД и составной части офисного пакета, а с другой стороны, в качестве клиента Microsoft SQL Server, позволяющего осуществлять его администрирование, манипуляцию его данными и создание приложений для этого сервера.

    Помимо манипуляции данными Microsoft SQL Server, Access 2000 позволяет также в качестве хранилища данных использовать Microsoft Data Engine (MSDE), представляющий собой по существу настольный сервер баз данных, совместимый с Microsoft SQL Server.

 

 

2.2. Visual FoxPro

 

FoxPro ведет свое происхождение  от настольной СУБД FoxBase фирмы  Fox Software. Разрабатывая FoxBase в конце  80-х годов, эта компания преследовала  цель создать СУБД, функционально  совместимую с dBase с точки зрения  организации файлов и языка  программирования, но существенно превышающую ее по производительности. Одним из способов повышения производительности являлась более эффективная организация индексных файлов, нежели в dBase, - по формату индексных файлов эти две СУБД несовместимы между собой.

По сравнению с аналогичными версиями dBase, FoxBase и более поздняя версия этого продукта, получившая название FoxPro, предоставляли своим пользователям несколько более широкие возможности, такие как использование деловой графики, генерация кода приложений, автоматическая генерация документации к приложениям и т.д.

Впоследствии этот продукт  был приобретен компанией Microsoft. Его  последние версии (начиная с версии 3.0, выпущенной в 1995 году) получили название Visual FoxPro. С каждой новой версией  этот продукт оказывался все более и более интегрирован с другими продуктами Microsoft, в частности с Microsoft SQL Server, - в состав Visual FoxPro в течение нескольких последних лет входят средства переноса данных FoxPro в SQL Server и средства доступа к данным этого сервера из Visual FoxPro и созданных с его помощью приложений. Хотя формат данных FoxPro также модифицировался с каждой новой версией, приобретая такие возможности, как хранение правил ссылочной целостности и некоторых бизнес-правил в самой базе данных, миграции приложений Visual FoxPro на серверные платформы уделялось значительно большее внимание.