Банк данных

Лекция № 5. Банки данных и
знаний
Вопросы лекции
4.1. Основные понятия банков данных и знаний
4.2. Компоненты банка данных
4.3. Классификация банков данных
4.1. Понятие банка данных
Банк данных (БнД) является современной
организации хранения и доступа к информации.
формой
«Банк данных – это система специальным образом
организованных данных (баз данных), программных,
технических,
языковых,
организационно–методических
средств,
предназначенных
для
обеспечения
централизованного
накопления
и
коллективного
многоцелевого использования данных».
Требования к Банку Данных
• адекватность отображения предметной области (полнота,
целостность и непротиворечивость данных, актуальность
информации;
• возможность
взаимодействия пользователей разных
категорий и в разных режимах, обеспечение высокой
эффективности доступа для разных приложений;
• дружественный интерфейсов и малое время на освоение
системы, особенно, для конечных пользователей;
• обеспечение
секретности и конфиденциальности для
некоторой
части
данных;
определение
групп
пользователей и их полномочий;
Требования к Банку Данных
• обеспечение взаимной независимости программ и данных;
• обеспечение надежности функционирования БнД, защита
данных от случайного и преднамеренного разрушения;
возможность быстрого и полного восстановления данных в
случае их разрушения;
•
технологичность
обработки
данных,
приемлемые
характеристики функционирова-ния БнД (стоимость
обработки, время реакции системы на запросы, требуемые
машинные ресурсы и др.).
4.2. Компоненты банка данных
Банк Данных является сложной человеко-машинной системой,
включающей в свой состав различные взаимосвязанные и
взаимозависимые компоненты, а именно:
•информационная компонента;
•программные средства;
•языковые средства;
•технические средства;
•организационно–методические средства;
•администраторы БнД.
Ядром БнД является База данных
База данных (БД) –
именованная совокупность данных,
отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой
предметной области (ПО).
Предметная область (ПО) – часть
реального
мира,
подлежащая
автоматизации с целью организации
управления.
Она
представлена
множеством
фрагментов, каждый из которых
характеризуется объектами, процессами
и множеством пользователей.
Системой управления базой данных (СУБД)
называется совокупность языковых и программных
средств,
облегчающих
для
пользователей
выполнение
всех
операций,
связанных
с
организацией хранения данных, их корректировки и
доступа к ним.
В качестве технических
используется ЭВМ.
средств
для
БнД
СУБД должна обеспечивать:
физическую и логическую независимость данных;
минимальную избыточность данных;
возможность быстрого поиска;
эффективные языки запросов к данным;
требования безопасности, надежности,
конфиденциальности, целостности;
СУБД должна обеспечивать:
данные должны быть защищены от искажения, хищения,
разрушения;
данные должны быть восстанавливаемыми;
данные должны быть контролируемыми;
должна быть установлена процедура идентификации
пользователей;
должна быть организована система санкционированного
доступа;
должен быть установлен контроль за действиями
пользователя с целью обнаружения ошибочных операций
Проект базы данных надо начинать с анализа
предметной области и выявления требований к ней
отдельных пользователей (сотрудников организации, дл
которых создается база данных).
Проектирование обычно поручается–
администратору базы данных (АБД).
Объединяя частные представления о содержимом БД,
полученные в результате опроса пользователей, и свои
представления о данных, которые могут потребоваться в
будущих приложениях, АБД сначала создает обобщенное
неформальное описание создаваемой базы данных.
Это описание, выполненное с использованием
естественного языка, математических формул,
таблиц, графиков и других средств, понятных
всем людям, работающих над
проектированием базы данных, называют
инфологической моделью данных.
Организационно
–
методические
средства
представляют
собой
различные
инструкции,
методические и регламентирующие материалы,
предназначенные
для
пользователей
разных
категорий, взаимодействующих с БнД.
4.3. Классификация банков данных
Классификация банков данных может быть
произведена по разным признакам (одни признаки
относят к БнД в целом, другие – к отдельным его
компонентам, третьи могут быть отнесены как к
отдельному компоненту, так и к нескольким
компонентам или банку в целом).
Классификация Банков Данных по типу
используемой модели
Хранимые в базе данные имеют определенную
логическую структуру – иными словами, описываются
некоторой моделью представления данных (моделью
данных), поддерживаемой СУБД. К числу классических
относят следующие модели данных:
•сетевую;
•иерархическую;
•реляционную.
В последние годы появились и стали активно
внедряться на практике следующие модели данных:
•постреляционная;
•многомерная;
•объектно-ориентированная.
Разрабатываются также всевозможные системы,
основанные на других моделях данных, расширяющих
известные модели.
Классификация по типу модели распространяется не
только на БД, но и на СУБД и БнД в целом.
Классификация СУБД по числу уровней в
архитектуре
Под архитектурным уровнем СУБД понимают
функциональный компонент, механизмы которого
служат для поддержки некоторого уровня абстракции
данных (логический, физический, внешний уровень).
По числу уровней в архитектуре различают
одноуровневые, двухуровневые и трехуровневые
системы.
Рис. 4.1. Классификация СУБД по числу уровней в
архитектуре
Нумерация уровней на рисунке условна, но, тем не
менее, отражает их значимость (физическая модель
может
быть
построена
только
на
основе
даталогической; эти два уровня могут быть
совмещены, но поддерживаются СУБД всегда;
внешний уровень в архитектуре СУБД может
отсутствовать).
Проектирование базы данных состоит из двух этапов:
логическое проектирование;
даталогическое проектирование.
На этапе логического проектирования необходимо:
• определить основные функции приложения, работающего
с базой данных;
• определить информация, каких сущностей (объектов)
должна храниться в базе данных и идентифицировать их;
• определить какие атрибуты данных для каждой сущности
должны храниться в базе данных и идентифицировать их;
• определить какие отношения (связи) должны существовать
между сущностями.
Даталогическое проектирование базы данных представляет
собой этап разработки базы данных с использованием
конкретной СУБД в соответствии с созданной на этапе
логического проектирования моделью.