DB_l06

Лекция 6
Введение в обработку данных. Среда
хранения и средства обработки
информационных массивов. Эволюция и
характеристика концепций обработки
данных. Обобщенная схема выборки
данных в ОС и СУБД
Термины логический и физический как отражение
различия аспектов представления данных
Логическое
представление
указывает на то, как данные
используются
в
прикладной
программе, т.е. отражает логику
обработки.
Физическое представление –
это то, как данные хранятся на
физическом носителе.
Логическая
запись
–
идентифицируемая (именованная)
совокупность элементов или
агрегатов данных, воспринимаемая прикладной программой
как единое целое при обмене
информацией с внешней памятью.
Физическая
запись
совокупность данных, которая
может быть считана или записана
как единое целое одной командой
ввода-вывода.
Рабочая область
прикладной программы
Прикладная
программа
Определение данных
ОС
Запись I
Файловая система
Системный буфер
Запись I
Запись I+1
Драйвер
устройства
Подсистема вводавывода
Операционная
система
Схема организации файлового ввода-вывода
Оперативная память
Определение файла
Логическая структура
устройства
Параметры устройства
Магнитный Диск
Буфер устройства
Запись I
Контроллер
устройства
Запись I-1
Сектор 1
Запись I
Сектор 2
Кластер К
Поверхность носителя
Запись I+1
Сектор 3
Сектор 1
Сектор 2
Кластер К+1
Эволюция концепций обработки данных
начало 60-х годов
Простые (линейные)
файлы данных
конец 60-х годов
Методы доступа к записям
начало 70-х годов
Первые СУБД
настоящее время
СУБД
Простые (линейные) файлы данных
Файл
логически
х записей
Файл
физических
записей
ПО
ввода/
вывода
•Записи в файлах размещаются и
обрабатываются последовательно.
•Физическая структура хранения данных
точно такая же, как логическая.
•Прикладной программист определяет
физическое расположение данных и
включает формирование физической
структуры в прикладные программы.
• Если
структура
данных
или
запоминающее устройство изменяется,
прикладную программу необходимо
переписать.
•Наборы данных обычно создаются и
оптимизируются для одного приложения.
Методы доступа к записям
Последовате
льный набор
данных
Логический
файл
Метод
доступа
Логический
файл
Набор данных
прямого доступа
Метод
доступа
с
адресаци
ей
• Логическая и физическая структуры
файла различаются между собой, но взаимосвязь между ними достаточно простая.
•
Запоминающее устройство можно менять без изменения прикладной программы.
• Файл создается в прикладной программе как набор данных с последовательным, индексно-последовательным
или с прямым доступом (по физическому
адресу).
• Типовое программное обеспечение
системы обработки данных представляет
собой методы доступа, но не «управление
данными».
• Данные разрабатываются и оптимизируются для одного приложения.
• Средства обеспечения защиты данных
недостаточно надежные.
Первые системы управления базами
данных
Логические
файлы
прикладных
программ
Физическая
база данных
• Различные логические файлы
могут быть получены из одних и тех
же физических данных.
• Доступ к одним и тем же данным
может осуществляться различными
приложениями по различным путям.
• Данные адресуются на уровне
полей и групп.
• Используется поиск по многим
ключам.
• Физическая структура данных
независима от прикладных программ.
• Элементы
данных
являются
общими для различных приложений.
Отсутствие избыточности способствует целостности данных.
Системы управления базами данных
Глобальное
Логические
логическое
файлы
описание данных
прикладных
Концептуальная
программистов
схема
Независимость
логических
данных
Физическая
база
данных
Независимость
физических
данных
Логическая независимость данных
означает,
что
общая
логическая
структура данных может быть изменена
без изменения прикладных программ.
Физическая независимость данных
означает, что физическое расположение
и
организация
данных
могут
изменяться, не вызывая при этом
изменения ни общей логической
структуры данных, ни прикладных
программ.
Система
обеспечивает
привязку
данных — связывание физического
представления данных с программой,
которая эти данные использует, путем
преобразования обращения прикладной
программы к логической записи (или к
ее элементам) в машинные обращения к
физической записи и ее элементам.
Схема управления данными в СУБД
Элементы данных
СУБД
Управление
данными
Системный буфер
Управление
вводомвыводом
База данных
Структуры данных
приложения
Управление доступом
Рабочий буфер
Клиентское
приложение
ОС
Внешняя схема
Концептуальная
схема
Физическая схема
Отличительные особенности обработки
данных, характерные для файловых систем
• файл, как правило, представляет собой
совокупность записей одного типа, доступ к
которым определяется типом организации
файла и осуществляется только средствами
операционной системы;
• файл описывают и используют в
прикладной программе, работающей с
данными.
Отличительные особенности
обработки данных, характерные для
систем управления базами данных
• база данных представляет собой совокупность
данных разного типа, причем часто по одним
данным получают другие;
• база данных существует независимо от
конкретной прикладной программы – база
создается с целью интеграции данных,
объединяющей данные многих приложений (но
определенного назначения). База данных
предназначена для совместного,
многофункционального использования многими
пользователями один раз введенных данных.