Система управления базами данных. Базы данных

содержание

Введение ...…………………………………………………………………….................3

Глава I. Научные основы изучения систем управления базами данных и баз данных…………………………………………………………………………………….5

1. Понятие «системы управления базами данных», «банка данных», «базы данных» …………………………………………………………...5
2. Модели данных, поддерживающих СУБД ...…………………...11
3. Обзор наиболее популярных СУБД …………………………….13

Глава II.Методический аспект проблемы создания баз данных ……………………16

2.1.Техническое задание на создание БД «Список студентов» …………16

Заключение ……………………………………………………………………………..21

Список литературы …………………………………………………………………….22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Актуальность исследования. В современном мире, компьютер и его свойства неотъемлемая часть жизни общества. Знание этой техники – путь в будущее, а программное обеспечение – это облегчение нашей повседневной жизни.

Одно из направлений программного обеспечения, помогает быстрее и слаженнее работать, хранить и обрабатывать нужную информацию. Эта информация содержится в так называемых базах данных. Базы данных неотъемлемая часть современного общества. Все с чем мы ежедневно сталкиваемся, скорее всего, зарегистрировано  в той или иной базе. Умение работать с базами данных – это одно из важнейших навыков в работе с компьютером, а специалисты этой области всегда окажутся востребованными.

База данных, как таковая, является хранилищем для большого количества систематизированных данных, с которыми можно производить определённые действия: добавление, удаление, изменение, копирование, упорядочивание.

База данных упрощает жизнь человека за счет быстрой сортировки и мгновенного доступа к нужной информации.

В данное время увеличивается объем хранения данных, которыми интересуются все больше пользователей и поэтому произошло широкому распространению наиболее удобных и сравнительно простых для понимания реляционных (табличных) СУБД. Для обеспечения одновременного доступа к данным множества пользователей, нередко расположенных достаточно далеко друг от друга и от места хранения баз данных, созданы сетевые мультипользовательские версии баз данных основанных на реляционной структуре.

Необходимость изучения свойств существующих  и разработки новых баз данных обосновывает актуальность данной курсовой работы.

Цель исследования заключается в исследование систем управления базами данных (СУБД) и их свойства, а так же наглядно продемонстрировать создание базы данных с помощью СУБД.

Объектом исследования является системы управления базами данных, а предметом –  СУБД  Microsoft Access.

Цель и предмет определили следующие основные задачи:

- изучить СУБД и их  свойства;

- создать методическую  разработку СУБД  Microsoft Access.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава I. научные основы изучения систем управления базами данных и баз данных.

1. Понятие «системы управления базами данных», «банка данных», «базы данных».

В современной технологии баз данных предполагается, что их создание, поддержка и обеспечение доступа пользователей осуществляются централизованно с помощью специального программного инструментария — систем управления базами данных.

Система управления базами данных (СУБД) - это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, их поддержания в актуальном состоянии и организации в них поиска необходимой информации.

1.1.1Функции систем управления  базами данных(СУБД).

К основным функциям СУБД принято относить следующие:

- управление данными во внешней памяти;

- управление буферами оперативной памяти;

- управление транзакциями;

- журнализация и восстановление БД после сбоев;

- поддержка языков БД.

 

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 доступа 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.

Управление данными во внешней памяти включает обеспечение необходимых структур внешней памяти как для хранения данных, непосредственно входящих в базу данных, так и для служебных целей, например, для ускорения доступа к данным.

Файловые системы используются для хранения слабо структурированных данных или в тех случаях, когда детализацию их логической структуры целесообразно оставить исполнительной программе. Для информационных систем такой подход в организации хранения данных не является оптимальным по следующим причинам:

• информационные системы ориентированы, главным образом, на хранение и модификацию постоянно существующих данных, а не единожды или временно используемых;
• структура данных информационных систем, как правило, сложна по своей природе и задача обеспечения к ним оперативного доступа требует более развитых средств их структуризации при хранении;
• хотя структуры данных в разных информационных системах различны, между ними часто бывает много общего;
• в информационных системах характерно использование одних и тех же данных различными прикладными программами;
• для информационных систем характерным также является достаточно частое изменение состава и модернизация отдельных прикладных программ при практически не изменяющейся структуре данных.

Таким образом, для информационных систем целесообразна организация хранения хорошо структурированных данных, доступных различным прикладным программам. Этим средством хранения являются базы данных.

Банк данных – место хранение данных, с помощью которого осуществляется пользование единой базой данной и организация управления базами данных.

База данных (БД) - это поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области.

 Пользователями базы  данных могут быть различные  прикладные программы, программные  комплексы и специалисты предметной  области, выступающие в роли потребителей  или источников данных, называемые  конечными пользователями.

Управление буферами оперативной памяти. СУБД, как правило, работают с БД большого объема. По крайней мере, объем базы данных существенно превышает объем оперативной памяти. Так 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, этого недостаточно для целей СУБД, которая располагает большей информацией о полезности буферизации той или иной части БД. Поэтому в развитых СУБД поддерживается собственный набор буферов оперативной памяти с собственной дисциплиной их замены.

Управление транзакциями. Транзакция - это последовательность операций над БД, рассматриваемых СУБД как единое целое. Транзакция либо успешно выполняется, и СУБД фиксирует произведенные изменения данных во внешней памяти, либо ни одно из этих изменений никак не отражается на состоянии БД. Понятие транзакции необходимо для поддержания логической целостности БД, поэтому поддержание механизма транзакций является обязательным условием как однопользовательских, так и многопользовательских СУБД.

Журнализация и восстановление БД после сбоя. 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 целостное 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. В любом из описанных случаев для восстановления БД нужно располагать некоторой избыточной информацией. Наиболее распространенным методом формирования и поддержания избыточной информации является ведение журнала изменений БД.

Журнал - это специальная служебная часть БД, недоступная пользователям, в которую поступают записи обо всех изменениях основной части БД. В виду особой важности этой информации для восстановления целостности базы данных после сбоев, важно обеспечить сверхнадежное её хранение. В некоторых СУБД поддерживаются две копии журнала, располагаемые на разных физических дисках. В разных СУБД изменения БД фиксируются на разных уровнях: иногда запись в журнале соответствует некоторой логической операции изменения БД, например, удаление строки из таблицы реляционной БД, иногда - минимальной внутренней операции модификации страницы внешней памяти, а иногда одновременно используются оба подхода. Во всех случаях придерживаются стратегии упреждающей записи в журнал. То есть, запись об изменении любого объекта БД должна попасть во внешнюю память журнала раньше, чем измененный объект попадет во внешнюю память основной части БД. Если в СУБД корректно соблюдается это условие, то с помощью журнала можно решить все проблемы восстановления БД после любого сбоя.

При мягком сбое во внешней памяти основной части БД могут находиться объекты, модифицированные транзакциями, не закончившимися к моменту сбоя, и могут отсутствовать объекты, модифицированные транзакциями, которые к моменту сбоя успешно завершились из-за использования буферов оперативной памяти, содержимое которых в этой ситуации пропадает. При соблюдении стратегии упреждающей записи, во внешней памяти журнала должна находиться информация, относящаяся к операциям модификации обоих видов объектов. Целью процесса восстановления после мягкого сбоя является состояние внешней памяти основной части БД, которое возникло бы при фиксации во внешней памяти изменений всех завершившихся транзакций и которое не содержало бы никаких следов незаконченных транзакций. Для того чтобы этого добиться, сначала производят откат незавершенных транзакций, а потом повторно воспроизводят те операции завершенных транзакций, результаты которых не отображены во внешней памяти.

Для восстановления БД после жесткого сбоя используют журнал и архивную копию БД. Архивная копия является полной копией БД к моменту начала заполнения журнала. Восстановление БД состоит в том, что, исходя из архивной копии, по журналу воспроизводится работа всех транзакций, которые закончились к моменту сбоя.

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, какой она представляется пользователям. DML содержал набор операторов манипулирования данными, позволяющих вводить, удалять, модифицировать и выбирать данные. В современных СУБД, обычно, поддерживается единый интегрированный язык, содержащий все необходимые средства для работы с БД и обеспечивающий базовый пользовательский интерфейс. Стандартным языком наиболее распространенных в настоящее время реляционных СУБД является язык SQL (Structured Query Language).

Язык SQL содержит специальные средства определения ограничений целостности БД. Ограничения целостности хранятся в специальных таблицах-каталогах. Обеспечение контроля целостности производится на языковом уровне. При компиляции операторов модификации БД, компилятор SQL, на основании имеющихся ограничений целостности, генерирует соответствующий программный код.

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