Направления и тенденции развития баз данных (Основы проектирования баз данных)

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день использование баз данных (БД) и  информационных систем становится неотъемлемой частью функционирования любых организаций и предприятий. В связи с этим большую актуальность приобретает освоение принципов построения и эффективного применения соответствующих технологий и программных продуктов: систем управления базами данных (СУБД), CASE-систем автоматизации проектирования, средств администрирования и защиты баз данных и других.

Для принятия обоснованных и эффективных решений в производственной деятельности, в управлении экономикой и в политике современный специалист должен уметь с помощью компьютеров и средств связи получать, накапливать, хранить и обрабатывать данные, представляя результат в виде наглядных документов. Поэтому, в реферате рассмотрим базы данных, что является очень актуальным для современного общества.

ПОТРЕБНОСТЬ В ИСПОЛЬЗОВАНИИ БАЗ ДАННЫХ

Компьютеры  были созданы для решения вычислительных задач, однако со временем они все  чаще стали использоваться для построения систем обработки документов, а точнее, содержащейся в них информации. Такие системы обычно и называют информационными. В качестве примера можно привести систему учета отработанного времени работниками предприятия и расчета заработной платы, систему учета продукции на складе, систему учета книг в библиотеке и т.д. Все вышеперечисленные системы имеют следующие особенности:

• для обеспечения их работы нужны сравнительно низкие вычислительные мощности;
• данные, которые они используют, имеют сложную структуру;
• необходимы средства сохранения данных между последовательными запусками системы.

Другими словами, информационная система требует  создания в памяти ЭВМ динамически  обновляемой модели внешнего мира с  использованием единого хранилища - базы данных.

Развитие средств вычислительной техники обеспечило возможности  для создания и широкого использования автоматизированных систем обработки данных (СОД) разнообразного назначения. Разрабатываются информационные системы управления хозяйственными и техническими объектами, модельные комплексы для научных исследований, системы автоматизации проектирования и производства, всевозможные тренажеры и обучающие системы.

Существуют две основные предпосылки создания таких систем:

1.Разработка методов конструирования систем,предназначенных  для коллективного пользования.

2. Возможность собирать, хранить и обрабатывать большое количество данных о реальных объектах и явлениях, то есть оснащение этих систем «памятью». Массив данных общего пользования в подобных системах называется базой данных. Концепция баз данных стала определяющим фактором при создании эффективных автоматизированных СОД.

БАЗЫ ДАННЫХ ПОНЯТИЕ,  ВИДЫ И ЦЕЛЬ

База данных – это совокупность специальным образом организованных данных хранимых в памяти вычислительной системы отображающих состояние объектов и их взаимосвязи в рассматриваемой предметной области.

По мнению Давида Крёнке, цель базы данных — помочь людям и организациям вести учет определенных вещей.

В работе Зеленкова  Ю.А. указано, система управления базой данных (СУБД) – важнейший компонент информационной системы. Для создания и управления информационной системой СУБД необходима в той же степени, как для разработки программы на алгоритмическом языке необходим транслятор.

 Основные  функции СУБД:

• управление данными во внешней памяти (на дисках);
• управление данными в оперативной памяти;
• журнализация изменений и восстановление базы данных после сбоев;
• поддержание языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Отличительной чертой баз  данных следует считать то, что  данные хранятся совместно с их описанием, а в прикладных программах описание данных не содержится. Независимые от программ пользователя данные обычно называются метаданными или данными о данных. В ряде современных систем метаданные, содержащие также информацию о пользователях, форматы отображения, статистику обращения к данным и др. сведения, хранятся в специальном словаре базы данных.

Организация структуры  БД формируется исходя из следующих  соображений:

• адекватность описываемому объекту/системе - на уровне концептуальной и логической моделей;
• удобство использования для ведения учета и анализа данных - на уровне так называемой физической модели.

Виды концептуальных и логических моделей БД:

• картотеки;
• сетевые;
• иерархические;
• реляционные;
• дедуктивные;
• объектно-ориентированные;
• многомерные.

Компоненты современной СУБД:

• ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию,
• процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода,
• подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД
• а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

Компоненты СУБД

При эксплуатации базы данных вводят следующие два понятия. 
Ведение базы данных (сопровождение или поддержка) — добавление, редактирование и удаление записей в базе данных. Эти процедуры выполняются оператором базы данных. 
Администрирование базы данных — это назначение паролей и прав доступа к отдельным таблицам базы данных, создание резервных копий и восстановление базы данных, обеспечение требуемого быстродействия и т. д. Эти работы выполняются администратором базы данных [сайт базы данных].

Под жизненным циклом базы данных понимаются этапы развития БД, начиная от анализа предметной области, и заканчивая эксплуатацией БД.

Этапы проектирования базы данных.

Создатели блога «О решении проблем появившихся при создании сайтов» указывают основные характеристики баз данных, отличающие их от файловых систем:

• повышение надежности, целостности и сохранности данных;
• сохранение затрат интеллектуального труда;
• простота и легкость использования данных, сложный доступ к данным осуществляет CУБД;
• независимость прикладных программ от изменений описаний данных и наоборот;
• простота внесения изменений и обеспечение достоверности данных;
• обеспечение требуемой скорости доступа;
• стандартизация данных в пределах одной предметной области;
• автоматизированная реорганизация данных;
• защита от искажения и уничтожения;
• сокращение дублирования информации за счет структурирования данных;
• многократное использование данных;
• обработка незапланированных запросов;

Краморенко  Н.В. утверждает, что преимуществами использования баз данных является:

• компактность (информация хранится в БД, нет необходимости хранить многотомные бумажные картотеки);

• скорость (скорость обработки информации (поиск, внесение изменений) компьютером намного выше ручной обработки);

• низкие трудозатраты (нет необходимости в утомительной ручной работе над данными);

• применимость (всегда доступна свежая информация).

По мнению автора, преимуществом использования СУБД является то, что конечный пользователь может иметь любой уровень квалификации — от самого низкого до самого высокого. СУБД берет на себя многочисленные функции: хранение информации, обеспечение целостности и достоверности данных, одновременная работа многочисленных пользователей, поддерживая секретность и доступность данных на основе паролей и прав доступа, физическое размещение данных в памяти персонального компьютера и правила их описания, простые и унифицированные механизмы манипулирования данными и т. д.

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ БАЗ ДАННЫХ

Вот уже в  течение шестидесяти лет наблюдается непрерывно ускоряющееся совершенствование основных параметров вычислительных средств. Каждый из перечисленных ниже показателей за каждое десятилетие улучшается в десять и более раз:

• число машинных команд, выполняемых в секунду;
• стоимость типичного процессора;
• стоимость относительной единицы вторичной памяти;
• стоимость относительной единицы оперативной памяти.

Рост информационно  емких отраслей индустрии и значимость повышения эффективности всех видов  бизнеса – эти два фактора  ставят развитие технологий баз данных едва ли не во главу угла корпоративных  интересов.

Многие компании, которые за последнее время реструктурировали свои исследовательские подразделения, предпочли сохранить или даже расширить объем изысканий в области баз данных. Некоторые компании ограничили свои интересы системами баз данных, имеющих статус продуктов, оказавшись, фактически, вне исследовательского сообщества; в то же время другие компании, не рассматривавшие пять лет назад базы данных как центр своих интересов, начали активно создавать подразделения по исследованиям в области СУБД.

Базы данных и связанные  с ними технологии будут играть ключевую роль в этом информационном взрыве. Уже сегодня "Web-мастера" (администраторы узлов WWW) осознают себя фактически администраторами баз данных. На многих узлах WWW начинают применять технологии баз данных, не видя другой возможности держать под контролем растущее число хранимых объектов. В ряде случаев узлы Web уже являются аналогами традиционных приложений баз данных типа электронных каталогов, где WWW играет роль инфраструктуры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для принятия обоснованных и эффективных решений в производственной деятельности  необходимо использование баз данных, т.к. с их помощью можно хранить информацию, обеспечить целостность и достоверности данных, одновременную работу многочисленных пользователей, поддерживать секретность и доступность данных на основе паролей и прав доступа, а также простые и унифицированные механизмы манипулирования данными позволяют работать с ними пользователям любого уровня квалификации.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. https://www.sites.google.com/site/gosyvmkss12/bazy-dannyh/1-osnovnye-principy-postroenia-baz-dannyh-problemy-hranenia-bolsih-obemov-informacii
2. https://studfile.net/preview/1791825/page:2/
3. https://cyberleninka.ru/article/n/problemy-sozdaniya-web-sayta-i-puti-resheniya
4. http://www.mstu.edu.ru/education/materials/zelenkov/toc.html
5. https://www.studmed.ru/kramorenko-nv-bazy-dannyh_33a99262a9e.html