Questa sottosezione fornisce una classificazione dei DBMS e ne discute le funzioni principali. Come principali caratteristiche di classificazione possono essere utilizzate le seguenti: tipologia di programma, natura di utilizzo, modello di dati. Queste caratteristiche influenzano in modo significativo la scelta del target di un DBMS e l'efficienza di utilizzo del sistema informativo in fase di sviluppo.
Classificazione DBMS. In generale, un DBMS può essere inteso come qualsiasi prodotto software che supporti i processi di creazione, manutenzione e utilizzo di un database. Consideriamo quali dei programmi disponibili sul mercato sono correlati al database e in che misura sono correlati ai database.
Il DBMS include i seguenti tipi principali di programmi:
DBMS completo;
server di banche dati;
client di database;
strumenti per lo sviluppo di programmi per lavorare con il database.
DBMS perfettamente funzionante(PFSUBD) sono DBMS tradizionali apparsi prima per macchine di grandi dimensioni, poi per mini-macchine e per PC. Di tutti i DBMS, i moderni PFSDBMS sono i più numerosi e potenti in termini di capacità. PFSDBMS include, ad esempio, pacchetti come: Clarion Database Developer, DataBase, Dataplex, dBase IV, Microsoft Access, Microsoft FoxPro e Paradox R: BASE.
Di solito, i PFSDBMS hanno un'interfaccia sviluppata che consente di utilizzare i comandi di menu per eseguire azioni di base con il database: creare e modificare strutture di tabelle, inserire dati, generare query, sviluppare report, stamparli, ecc. Per creare query e report, la programmazione non è necessaria , ed è conveniente utilizzare il linguaggio QBE (Query By Example - formulare query secondo il modello, vedi sottosezione 3.8). Molti PFSDB includono strumenti di programmazione per sviluppatori professionisti.
Alcuni sistemi hanno come ausiliari e fondi aggiuntivi progettazione di schemi di database o sottosistema CASE. Per fornire l'accesso ad altri database o ai dati dai server SQL, i DBMS completi dispongono di moduli opzionali.
Server di database sono destinati all'organizzazione di centri di elaborazione dati in reti informatiche. Questo gruppo di banche dati è attualmente meno numeroso, ma il loro numero è in graduale crescita. I server di database implementano le funzioni di gestione del database richieste da altri programmi (client), solitamente utilizzando istruzioni SQL.
Esempi di server di database sono i seguenti programmi: NetWare SQL (Novell), MS server SQL(Microsoft), InterBase (Borland), SQLBase Server (Gupta), Database intelligente (Ingress).
Lancio programmi client per i server di database, in generale, possono essere utilizzati vari programmi: PFSDB, fogli di calcolo, elaboratori di testi, programmi E-mail ecc. In questo caso, gli elementi della coppia "client - server" possono appartenere allo stesso produttore oa produttori diversi Software.
Nel caso in cui le parti client e server siano realizzate dalla stessa azienda, è naturale aspettarsi che la distribuzione delle funzioni tra di loro sia razionale. In altri casi, l'obiettivo è solitamente quello di fornire l'accesso ai dati "ad ogni costo". Un esempio di tale connessione è il caso in cui uno dei DBMS completamente funzionanti svolge il ruolo di server e il secondo DBMS (di un altro produttore) svolge il ruolo di client. Quindi, per il server di database SQL Server (Microsoft), molti DBMS possono fungere da programmi client (front-end), come: dBASE IV, Biyth Software, Paradox, DataEase, Focus, 1-2-3, MDBS III, Revelation e altri.
Strumenti per lo sviluppo di programmi per lavorare con il database può essere utilizzato per creare varietà dei seguenti programmi:
programmi client;
server di database e loro singoli componenti;
applicazioni personalizzate.
I programmi del primo e del secondo tipo sono piuttosto pochi, in quanto destinati principalmente a programmatori di sistema. Esistono molti più pacchetti del terzo tipo, ma meno dei DBMS completi.
Gli strumenti di sviluppo di applicazioni personalizzate includono sistemi di programmazione, come Clipper, una varietà di librerie di programmi per vari linguaggi di programmazione, nonché pacchetti di automazione dello sviluppo (compresi i sistemi client-server). Tra i più comuni ci sono i seguenti sistemi di strumenti: Delphi e Power Builder (Borland), Visual Basic(Microsoft), SILVERRUN (Computer Advisers Inc.), S-Designor (SDP e Powersoft) e ERwin (LogicWorks).
Oltre agli strumenti elencati, vengono utilizzati vari strumenti aggiuntivi per gestire i dati e organizzare la manutenzione del database, ad esempio i monitor delle transazioni (vedere la sottosezione 4.2).
Per la natura dell'uso di DBMS sono divisi in personali e multiplayer.
DB personale di solito forniscono la possibilità di creare database personali e applicazioni a basso costo che funzionano con essi. I DBMS personali o le applicazioni sviluppate con il loro aiuto possono spesso fungere da parte client di un DBMS multiutente. I DBMS personali, ad esempio, includono Visual FoxPro, Paradox, Clipper, dBase, Access, ecc.
DBMS multiutente includere un server di database e una parte client e, di norma, può funzionare in un ambiente informatico eterogeneo (con tipi diversi computer e sistemi operativi). I DBMS multiutente includono, ad esempio, Oracle e Informix DBMS.
In base al modello dati utilizzato, il DBMS (così come il database) si suddivide in gerarchico, di rete, relazionale, orientato agli oggetti e di altro tipo. Alcuni DBMS possono supportare più modelli di dati contemporaneamente.
Dal punto di vista dell'utente, il DBMS implementa funzioni archiviazione, modifica (rifornimento, modifica e cancellazione) ed elaborazione delle informazioni, nonché sviluppo e ricezione di vari documenti di output.
Per lavorare con le informazioni memorizzate nel database, il DBMS fornisce ai programmi e agli utenti i seguenti due tipi le lingue:
linguaggio di descrizione dei dati - un linguaggio non procedurale di alto livello di tipo dichiarativo, progettato per descrivere la struttura logica dei dati;
linguaggio di manipolazione dei dati - un insieme di strutture che garantiscono l'implementazione delle operazioni di base per lavorare con i dati: inserimento, modifica e selezione dei dati su richiesta.
Le lingue denominate in diversi DBMS possono presentare differenze. I più diffusi sono due linguaggi standardizzati: QBE (Query By Example) - un linguaggio di query di esempio e SQL (Structured Query Language) - un linguaggio di query strutturato. QBE ha fondamentalmente proprietà linguistiche manipolazione dati, SQL combina le proprietà di entrambi i tipi di linguaggi - descrizioni e manipolazioni dati.
Le funzioni del DBMS sopra elencate, a loro volta, utilizzano le seguenti funzioni principali di livello inferiore, che chiameremo basso livello:
gestione dei dati in memoria esterna;
gestione del buffer di memoria;
gestione delle transazioni;
mantenere un registro delle modifiche nel database;
garantire l'integrità e la sicurezza del database. Diamo una breve descrizione della necessità e delle caratteristiche dell'implementazione delle funzioni elencate nel moderno DBMS.
Implementazione della funzione gestione dei dati nella memoria esterna v sistemi diversi possono differire sia a livello di gestione delle risorse (utilizzando i file system del sistema operativo o il controllo diretto dei dispositivi PC), sia secondo la logica degli stessi algoritmi di gestione dei dati. Fondamentalmente, i metodi e gli algoritmi di gestione dei dati sono "affari interni" del DBMS e non hanno alcuna relazione diretta con l'utente. La qualità dell'implementazione di questa funzione influisce maggiormente sull'efficienza di specifici IS, ad esempio con enormi database, con query complesse e una grande quantità di elaborazione dei dati.
La necessità di bufferizzazione dei dati e come conseguenza dell'implementazione funzioni di gestione del buffer La RAM è dovuta al fatto che la quantità di RAM è inferiore alla quantità di memoria esterna.
Buffer sono aree di RAM progettate per velocizzare lo scambio tra esterni e RAM. I buffer memorizzano temporaneamente frammenti di database, i cui dati dovrebbero essere utilizzati quando si accede al DBMS o è pianificato per essere scritti nel database dopo l'elaborazione.
Il meccanismo di transazione viene utilizzato nel DBMS per mantenere l'integrità dei dati nel database. transazione viene chiamata una sequenza indivisibile di operazioni sui dati del database, che viene tracciata dal DBMS dall'inizio alla fine. Se per qualsiasi motivo (guasti e guasti delle apparecchiature, errori nel software / software, inclusa l'applicazione) la transazione rimane incompleta, viene annullata.
Si dice che le transazioni abbiano tre proprietà principali:
atomicità (tutte le operazioni incluse nella transazione vengono eseguite o nessuna);
serializzabilità (non c'è influenza reciproca delle transazioni eseguite contemporaneamente);
durabilità (anche un arresto anomalo del sistema non porta alla perdita dei risultati di una transazione impegnata).
Un esempio di transazione è l'operazione di trasferimento di denaro da un conto a un altro nel sistema bancario. Ciò richiede almeno un processo in due fasi. Innanzitutto, i soldi vengono prelevati da un conto, quindi vengono aggiunti a un altro conto. Se almeno una delle azioni non viene completata con successo, il risultato dell'operazione sarà errato e il saldo tra i conti verrà disturbato.
Il controllo delle transazioni è importante nei DBMS a utente singolo e multiutente in cui le transazioni possono essere eseguite in parallelo. In quest'ultimo caso si parla di serializzabilità delle transazioni. Sotto serializzazione Le transazioni eseguite parallelamente sono intese come l'elaborazione di un tale piano per la loro esecuzione (piano seriale), in cui l'effetto totale dell'attuazione delle transazioni è equivalente all'effetto della loro esecuzione sequenziale.
Quando una combinazione di transazioni viene eseguita in parallelo, possono verificarsi conflitti (blocchi), la cui risoluzione è una funzione del DBMS. Quando vengono rilevati tali casi, di solito viene eseguito un "rollback" annullando le modifiche apportate da una o più transazioni.
Modifica registrazione nel database (registrazione delle modifiche) viene eseguita dal DBMS per garantire l'affidabilità dell'archiviazione dei dati nel database in presenza di guasti e guasti hardware, nonché errori nel software.
Il registro DBMS è un database speciale o parte del database principale che non è direttamente accessibile all'utente e viene utilizzato per registrare informazioni su tutte le modifiche al database. In vari DBMS, è possibile registrare i record corrispondenti ai cambiamenti nel DBMS a diversi livelli: da una minima operazione interna di aggiornamento di una pagina di memoria esterna a operazione logica modifiche al database (ad esempio, inserimento di un record, eliminazione di una colonna, modifica di un valore in un campo) e persino transazioni.
Per implementare efficacemente la funzione di registrazione delle modifiche nel database, è necessario garantire una maggiore affidabilità di archiviazione e manutenzione del registro stesso. A volte più copie del registro vengono conservate nel sistema per questo scopo.
Garantire l'integrità DB è condizione necessaria buon funzionamento del database, in particolare per il caso di utilizzo del database nelle reti. Integrità DB, c'è una proprietà del database, il che significa che contiene informazioni complete, coerenti e che riflettono adeguatamente l'area tematica. Il mantenimento dell'integrità del database include il controllo dell'integrità e il ripristino se vengono rilevate incoerenze nel database. L'integrità dello stato del database è descritta utilizzando vincoli di integrità sotto forma di condizioni che devono essere soddisfatte dai dati memorizzati nel database. Un esempio di tali condizioni è la restrizione degli intervalli di possibili valori degli attributi degli oggetti, le cui informazioni sono memorizzate nel database o l'assenza di voci duplicate nelle tabelle del database relazionale.
Sicurezza si realizza nel DBMS tramite cifratura dei programmi applicativi, dei dati, protezione con password, supporto dei livelli di accesso al database e ai suoi singoli elementi (tabelle, form, report, ecc.).
Il sistema non risolve specifici problemi pratici, ma si limita a garantire il funzionamento di altri programmi, dotandoli di funzioni di servizio, estraendo i dettagli dell'implementazione dell'hardware e del firmware sistema informatico, gestisce le risorse hardware del sistema informatico.
Programmazione del sistema- Creazione del software di sistema.
Programmatore di sistema- un programmatore specializzato nella programmazione di sistemi.
L'assegnazione di questo o quel software al sistema è condizionata e dipende dalle convenzioni utilizzate in un particolare contesto. Di norma, il software di sistema include sistemi operativi, utilità, sistemi di programmazione, sistemi di gestione di database e un'ampia classe di middleware.
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Il precursore dei sistemi operativi dovrebbe essere considerato programmi di utilità (caricatori e monitor), nonché librerie di subroutine utilizzate di frequente che iniziarono a essere sviluppate con l'avvento dei computer universali di 1a generazione (fine anni '40). I programmi di utilità hanno ridotto al minimo le manipolazioni fisiche dell'operatore con l'apparecchiatura e le librerie hanno permesso di evitare la programmazione ripetuta delle stesse azioni (esecuzione di operazioni di I / O, calcolo di funzioni matematiche, ecc.).
I programmi incorporati o firmware sono programmi "cablati" in digitale dispositivi elettronici. In alcuni casi (ad esempio, il BIOS di computer IBM-PC compatibili ) sono, infatti, parte del sistema operativo immagazzinato nella memoria permanente. Abbastanza dispositivi semplici l'intero sistema operativo può essere incorporato. Molti dispositivi computer moderni dispongono di un proprio “firmware” che gestisce questi dispositivi e semplifica l'interazione con essi.
Utilità (eng. utilità o strumento) - programmi progettati per risolvere una gamma ristretta di attività ausiliarie. Le utilità sono talvolta indicate come software di utilità.
Le utilità vengono utilizzate per monitorare le prestazioni del sensore e le prestazioni dell'hardware (ad esempio, monitorare le temperature del processore o della scheda video), gestire i parametri hardware (limitare la velocità massima di rotazione di un'unità CD; modificare la velocità della ventola), monitorare gli indicatori (controllare l'integrità referenziale; correggere i dati registrazione), estendere le funzionalità (formattazione o ripartizionamento del disco con conservazione dei dati, cancellazione senza possibilità di recupero).
Un programma scritto in un linguaggio algoritmico deve essere convertito in un modulo oggetto scritto in linguaggio macchina (in codici binari). Tale trasformazione viene eseguita dai traduttori (assemblatore - dal linguaggio Assembler e compilatori - dai linguaggi di alto livello). Per alcuni linguaggi algoritmici vengono utilizzati interpreti che non creano un modulo oggetto, ma ad ogni successiva esecuzione del programma, traducono ciascuna delle sue singole righe o istruzioni in linguaggio macchina. Il modulo oggetto viene elaborato dal caricatore - linker, che lo converte in un programma macchina eseguibile.
Gli strumenti di debug consentono di tracciare i programmi (esecuzione passo-passo con l'emissione di informazioni sui risultati dell'esecuzione), controllare la sintassi del programma e i risultati intermedi nei punti di interruzione e modificare i valori delle variabili in questi punti.
I sistemi di manutenzione e assistenza sono strumenti software per il monitoraggio, la diagnosi e il ripristino della salute di un computer, dischi, ecc.
Il software applicativo fornisce attività utente peccaminose. Il concetto chiave qui è il pacchetto software applicativo.
Un pacchetto software applicativo è un insieme di programmi per risolvere una serie di problemi su un argomento o argomento specifico. Esistono i seguenti tipi di pacchetti applicativi:
scopo generale - incentrato sull'automazione di un'ampia gamma di attività dell'utente (elaboratori di testi, editor di fogli di calcolo, sistemi di gestione di database, processori grafici, sistemi di pubblicazione, sistemi di automazione della progettazione, ecc.);
orientato al metodo - l'implementazione di vari metodi economici e matematici per la risoluzione dei problemi (programmazione matematica, pianificazione e gestione della rete, teoria delle code, statistica matematica, ecc.);
orientato al problema - finalizzato alla risoluzione di un problema specifico (problema) in un'area tematica specifica (pacchetti bancari, pacchetti contabili, gestione finanziaria, sistemi di riferimento legale, ecc.).
Il software applicativo include strumenti software di servizio che servono per organizzare un comodo ambiente di lavoro utente, nonché per svolgere funzioni ausiliarie (responsabili delle informazioni, traduttori, ecc.).
I principali tipi di orientamento professionale specializzato strumenti software.
I principali tipi di software specializzato.
Questo tipo di software è così vario (quanto sono diverse le attività della società umana e l'ambito della tecnologia informatica) che è piuttosto difficile classificarli chiaramente. Di norma, si tratta di sistemi software multifunzionali e integrati per la risoluzione compiti informativi e supporto decisionale in una particolare area tematica. I seguenti sistemi possono essere distinti dagli strumenti software più conosciuti di questa classe.
I sistemi integrati di gestione dell'ufficio sono strumenti software per automatizzare il posto di lavoro del manager. Le funzioni principali di tali sistemi comprendono le funzioni di creazione, modifica e formattazione dei documenti più semplici, la centralizzazione delle funzioni di comunicazione e-mail, fax e telefono, l'invio e il monitoraggio del flusso di lavoro dell'azienda, il coordinamento delle attività dei reparti, l'ottimizzazione delle attività amministrative ed economiche e fornire informazioni operative e di riferimento su richiesta.
I sistemi contabili sono sistemi specializzati che combinano le funzioni di editor di testo e fogli di calcolo, fogli di calcolo e sistemi di gestione di database. Progettato per automatizzare la preparazione dei documenti contabili primari dell'impresa e la loro contabilità, per mantenere i conti del piano contabile, nonché per preparare automaticamente relazioni periodiche sui risultati delle attività produttive, economiche e finanziarie nella forma accettata per la presentazione delle imposte autorità, fondi fuori bilancio e contabilità statistica delle autorità.
Nonostante il fatto che, in teoria, tutte le funzioni caratteristiche dei sistemi contabili possano essere eseguite da altri strumenti software sopra elencati, l'uso dei sistemi contabili è conveniente grazie all'integrazione di diversi strumenti in un unico sistema. Al momento di decidere sull'introduzione di un sistema contabile automatizzato in un'impresa, è necessario tenere conto della necessità di mezzi di adattamento in esso quando il quadro normativo cambia. A causa del fatto che in questo settore il quadro normativo in Russia è estremamente instabile e soggetto a frequenti modifiche, la possibilità di riconfigurazione flessibile del sistema è una caratteristica obbligatoria, sebbene ciò richieda qualifiche avanzate da parte degli utenti del sistema.
I sistemi di analisi finanziaria consentono di controllare e prevedere la situazione nei mercati finanziari, delle materie prime e delle materie prime, analizzare gli eventi attuali, preparare riepiloghi e rapporti.
I sistemi informativi geografici (GIS) sono progettati per automatizzare il lavoro cartografico e geodetico basato su informazioni ottenute con metodi topografici o aerospaziali.
I sistemi di editing video forniscono l'elaborazione digitale dei materiali video.
Categorie separate di software applicato, che hanno i propri sistemi di classificazione interni sviluppati, sono sistemi e programmi di intrattenimento educativi, in via di sviluppo e di riferimento. Una caratteristica di queste classi di software sono i maggiori requisiti per la componente multimediale (l'uso di composizioni musicali, strumenti di animazione grafica e materiali video).
I sistemi di progettazione assistita da computer (sistemi CAD) si distinguono per la capacità di fornire automaticamente specifiche tecniche, norme e regole in tutte le fasi della progettazione, il che libera il progettista (o l'architetto) dal lavoro non creativo. Ad esempio, nell'ingegneria meccanica, i sistemi CAD sono in grado di eseguire automaticamente disegni esecutivi di parti sulla base di un disegno di assieme di un prodotto, preparare la documentazione tecnologica necessaria indicando la sequenza delle transizioni di lavorazione, assegnare gli strumenti, le macchine utensili e il controllo necessari dispositivi, e prepara anche programmi di controllo per macchine utensili a controllo numerico (CNC), robot industriali e linee automatizzate flessibili. Oggi, i sistemi di progettazione assistita da computer sono una componente necessaria, senza la quale si perde l'efficienza dell'implementazione di sistemi di produzione flessibili (FPS) e sistemi di controllo di processo automatizzati (APCS).
I sistemi esperti vengono utilizzati per analizzare i dati contenuti nelle basi di conoscenza e fornire raccomandazioni su richiesta dell'utente. Tali sistemi vengono utilizzati nei casi in cui i dati iniziali sono ben formalizzati, ma per prendere una decisione è necessaria una vasta conoscenza specifica.
Una caratteristica dei sistemi esperti è la loro capacità di auto-sviluppo. I dati iniziali sono memorizzati nella base di conoscenza sotto forma di fatti, tra i quali viene stabilito un certo sistema di relazioni con l'aiuto di esperti esperti. Se nella fase di test di un sistema esperto si stabilisce che fornisce raccomandazioni e conclusioni errate su questioni specifiche o non può fornirle affatto, ciò significa o l'assenza di fatti importanti nel suo database o una violazione del sistema logico delle relazioni. In entrambi i casi, il sistema esperto stesso può generare un insieme sufficiente di query per l'esperto e migliorarne automaticamente la qualità.
Tipici ambiti di utilizzo dei sistemi esperti sono la giurisprudenza, la medicina, la farmacologia, la chimica. Sulla base della totalità dei segni della malattia, i sistemi medici esperti aiutano a stabilire una diagnosi e prescrivono farmaci, dosaggi e un programma di trattamento. Secondo la totalità dei segni dell'evento, i sistemi giuridici esperti possono dare una valutazione legale e suggerire un corso d'azione, sia per l'accusatore che per il convenuto. Un'area speciale di attività scientifica e tecnica, chiamata ingegneria della conoscenza, è associata all'uso di sistemi esperti. Gli ingegneri della conoscenza sono specialisti con qualifiche speciali, che fungono da collegamento intermedio tra gli sviluppatori di un sistema esperto (programmatori) e specialisti leader in aree specifiche della scienza e della tecnologia (esperti).
Principi generali per la costruzione di fogli di calcolo.
Nei fogli di calcolo, tutte le informazioni elaborate si trovano nelle celle di una tabella rettangolare. La differenza tra un foglio di calcolo e uno semplice è che ha campi i cui valori sono calcolati attraverso i valori di altri campi in cui si trovano i dati di origine. Ciò avviene automaticamente quando i dati di origine cambiano. I campi della tabella, in cui si trovano i dati di origine, sono solitamente chiamati campi indipendenti. I campi in cui vengono registrati i risultati dei calcoli sono chiamati campi dipendenti o calcolati. Ogni cella del foglio di calcolo ha il proprio indirizzo, formato dal nome della colonna e dal numero della riga in cui si trova. Le righe sono numerate e le colonne sono indicate da lettere dell'alfabeto latino. I fogli di calcolo sono grandi. Ad esempio, il foglio di calcolo Excel più comunemente utilizzato sui computer compatibili con IBM ha 256 colonne e 16.384 righe. È chiaro che un tavolo di queste dimensioni non può stare tutto sullo schermo. Pertanto, lo schermo è solo una finestra attraverso la quale è possibile vedere solo una parte del tavolo. Ma questa finestra si sposta e con il suo aiuto puoi guardare in qualsiasi punto del tavolo. Il foglio di calcolo ha diverse modalità di funzionamento: creazione di una tabella, modifica, calcolo per formule, memorizzazione di informazioni in memoria, creazione di grafici e diagrammi, elaborazione di dati statistici, ordinamento per attributo. Le formule utilizzate per calcolare i valori dei campi dipendenti includono numeri, indirizzi di cella della tabella e segni di operazione. Quando si lavora con fogli di calcolo, l'utente può anche utilizzare le cosiddette formule integrate, preparate in anticipo per determinati calcoli e inserite nella memoria del computer. La maggior parte dei processori di fogli di calcolo consente di ordinare una tabella in base ad alcuni criteri, ad esempio decrescente. I fogli di calcolo forniscono anche una modalità operativa grafica, che consente una rappresentazione grafica delle informazioni numeriche contenute nella tabella.
Principi generali di costruzione di un DBMS.
Attualmente, il funzionamento di varie imprese di organizzazioni non è possibile senza un sistema informativo che consenta di automatizzare la raccolta e l'elaborazione dei dati. Viene creato un database per archiviare e accedere ai dati contenenti le informazioni necessarie.
I moderni sistemi informativi basati sul concetto di integrazione dei dati sono caratterizzati da enormi quantità di dati immagazzinati, organizzazione complessa e dalla necessità di soddisfare le diverse esigenze di più utenti.
Lo scopo di qualsiasi sistema informativo è elaborare dati sui volumi del mondo reale. In senso lato, un database è una raccolta di informazioni su oggetti specifici del mondo reale in qualsiasi area tematica. Un'area disciplinare è solitamente intesa come una parte del mondo reale (un'impresa o un'università) che deve essere studiata per organizzare la gestione e l'automazione.
Il termine "database" ha diversi termini. Non sono contraddittorie, ma rappresentano diversi punti di vista sullo stesso concetto. Diamo un'occhiata a uno di loro:
Un database è un modello informativo di un'area tematica sotto forma di un insieme di dati immagazzinati nella memoria di un computer e interconnessi secondo regole che ne determinano i principi generali di descrizione, archiviazione e manipolazione.
Un modello informativo è inteso come informazioni su un oggetto, selezionato e strutturato in conformità con un determinato obiettivo.
Modello di dati: una descrizione dei metodi per rappresentare ed elaborare i dati in un DBMS, inclusi i metodi per determinare i tipi di strutture logiche in un database, i metodi per manipolare i dati e i metodi per determinare e mantenere l'integrità di un database.
I primi database sono stati creati sulla base di file system, e tutta la responsabilità di lavorare con loro è stata assegnata al software applicativo che utilizzava questi database. I database di file non sono praticamente utilizzati ora. Nella moderna tecnologia dei database, si presume che la creazione di un database, la sua manutenzione e la fornitura dell'accesso degli utenti ad esso avvenga centralmente con l'ausilio di speciali strumenti software: un sistema di gestione del database.
Un sistema di gestione di database (DBMS) è un insieme di strumenti linguistici e software progettati per creare, mantenere e utilizzare un database da parte degli utenti.
I server di database moderni includono tutti i tipi di strumenti di sviluppo e meccanismi di interazione utente di alto livello. Questi strumenti di sviluppo, essendo applicazioni utente, consentono di creare applicazioni che funzionano come un DBMS.
Un DBMS è un complesso di strumenti software a cui prendono parte molte persone, sia servendo questi programmi sia utilizzando il risultato del loro lavoro.
Il software include tutti i programmi per computer utilizzati nel funzionamento di un sistema di gestione di database. Per eseguire tutte le funzioni del DBMS, sono necessari tre tipi di software: 1) software di sistema (controlla tutti i componenti hardware e fornisce l'accesso ad esso per tutte le altre applicazioni in esecuzione sul computer);
2) Software DBMS (gestisce il database, implementando le funzioni del DBMS);
3) programmi applicativi e utilità (progettate per accedere e manipolare i dati nell'ambiente, i programmi applicativi vengono utilizzati per presentare i dati memorizzati nel database sotto forma di report e tabelle).
Il software DBMS è classificato come middleware.
Se prendiamo come base le responsabilità funzionali, nel DBMS si possono distinguere sei gruppi principali:
1) Amministratori di sistema - sono responsabili e assicurano il funzionamento affidabile del software
2) Amministratori di database: assicurano il funzionamento del DBMS e lo gestiscono, creano record, eseguono procedure relative all'affidabilità dell'archiviazione dei dati (assegnare diritti, limitare l'accesso)
3) Analisti di sistema: svolgono il lavoro di sistematizzazione della struttura di dati, applicazioni e report
4) Progettisti di database: progettano la struttura del DBMS
5) Programmatori: sviluppano software applicativo
6) Utenti finali: utilizzare i programmi applicativi per eseguire le operazioni quotidiane.
La banca dati comprende:
1) dati (tutto il materiale effettivo memorizzato nel database). Sono materie prime soggette a strutturazione
2) metadati (contenuto del catalogo di sistema). Rappresenta informazioni su nomi e struttura di tabelle, diritti utente, tipi di restrizioni e altri oggetti di database
3) le procedure sono una componente importante del sistema. Stabilire standard per lo svolgimento di attività commerciali, tecnologiche e produttive all'interno dell'impresa e nei rapporti con i clienti
Classificazione DBMS
Secondo il tipo di modello accettato:
1) gerarchico: la relazione tra gli oggetti del database forma un albero invertito, ad es. ogni elemento al di sotto della gerarchia è connesso a un solo elemento al di sopra
2) rete: la comunicazione tra oggetti di dati può essere stabilita in qualsiasi ordine
3) relazionale: ogni unità di dati nel database è identificata in modo univoco dal nome della tabella, dall'identificatore del record e dal nome del campo
4) relazionale agli oggetti: contiene meccanismi orientati agli oggetti per la costruzione di strutture di dati sotto forma di estensioni del linguaggio e componenti aggiuntivi software sul core DBMS
5) orientato agli oggetti - basato su una combinazione di tre principi: un modello relazionale, standard per descrivere oggetti e principi
programmazione orientata agli oggetti
Per architettura:
database locali (tutti i dati e gli oggetti DBMS si trovano su un computer) e database di distribuzione (diverse parti di dati e oggetti DBMS si trovano su computer diversi)
Per accedere al database:
2) file-server - situato su ciascun computer client e l'accesso ai dati viene effettuato tramite rete locale
3) client-server: fornisce il controllo dell'accesso tra l'utente e carica un po 'la rete e le macchine
4) incorporato - è una libreria software. Si accede ai dati tramite richiesta linguaggio SQL o chiamando funzioni di libreria dall'applicazione
Velocità di elaborazione:
Operativo (hanno velocità elevate per la richiesta, l'estrazione e la fornitura di informazioni) e archiviazione dei dati (richiede una notevole quantità di tempo perché i database con una quantità molto grande di informazioni)
Il DBMS svolge le seguenti funzioni:
1) astrazione dei dati, gestione del dizionario dei dati: per trovare le strutture dati necessarie e le loro relazioni, il DBMS utilizza un dizionario dei dati, contribuendo a evitare la codifica di tali relazioni complesse in ciascun programma.
2) Gestione dell'archiviazione dei dati: il DBMS crea le strutture complesse necessarie per archiviare i dati, liberando i programmatori dalla definizione e programmazione delle proprietà fisiche dei dati
3) Trasformazione e presentazione dei dati - il DBMS si assume il compito di strutturare i dati di input, convertendoli in una forma comoda per l'archiviazione. Garantendo l'indipendenza dei dati, il DBMS converte le query logiche in comandi che ne determinano la posizione fisica e l'estrazione
4) Gestione della sicurezza - il DBMS crea un sistema di sicurezza che garantisce la protezione dell'utente e la riservatezza dei dati all'interno del database
5) Controllo dell'accesso multiutente - il DBMS crea strutture complesse che forniscono l'accesso ai dati da parte di più utenti contemporaneamente
6) Gestione del backup e del ripristino - il DBMS dispone di procedure per il backup e il ripristino dei dati per garantirne la sicurezza e l'integrità
7) Gestione dell'integrità dei dati: il DBMS fornisce regole che garantiscono l'integrità dei dati, che consente di ridurre al minimo la ridondanza dei dati e garantirne la coerenza
8) Supporto per il linguaggio di accesso ai dati e interfacce di programmazione fluide: il DBMS fornisce l'accesso ai dati utilizzando un linguaggio di query (linguaggio non procedurale, ovvero consente all'utente di determinare cosa deve essere fatto senza specificare come farlo)
9) Interfacce di interazione del database - l'attuale generazione del DBMS fornisce speciali programmi di interazione progettati per consentire al database di accettare le richieste degli utenti finali in un ambiente di rete
Il design del database è come il design sistemi di informazione, si compone di diversi passaggi. Una delle fasi di progettazione importanti è la creazione di diagrammi entità-relazione. Per fare ciò, è necessario designare entità, aggiungere loro attributi, impostare chiavi e combinare entità utilizzando le relazioni. Tutto questo può essere fatto manualmente semplicemente disegnando su carta gli appositi schemi. A quei tempi in cui si proponeva il concetto di "entità-relazione", lo si faceva però se c'era un computer con un elaborato GUI i disegni su carta appartengono al passato. Abbastanza rapidamente, è stata creata un'intera classe di prodotti software che consente non solo di eseguire la modellazione nel paradigma "entità-relazione", ma anche di generare uno schema di database basato sui modelli creati per quasi tutti i server di database comuni.
Va notato che i moderni server di database sono spesso dotati di strumenti di modellazione del modello di relazione entità o altri strumenti di creazione di schemi di dati.
Tutte le sottigliezze della costruzione di un modello informativo di una determinata area tematica dell'attività umana hanno un obiettivo: ottenere un buon database. Spieghiamo il termine "buon database" e formuliamo i requisiti che deve soddisfare:
1) Deve soddisfare le esigenze di informazione e le capacità degli utenti (organizzazioni) e nella struttura e nel contenuto corrispondere ai compiti da risolvere;
2) Deve fornire i dati richiesti in un tempo accettabile, ovvero soddisfare i requisiti prestazionali;
3) Dovrebbe essere facile da espandere o integrare in oggetti più grandi quando si riorganizza l'area tematica;
4) Dovrebbe essere facile da modificare quando si cambia l'ambiente software e hardware;
5) I dati corretti caricati nel database devono rimanere corretti (la correttezza dei dati deve essere verificata al momento dell'inserimento).
I sistemi di gestione dei database sono molto importanti per molte organizzazioni e imprese, perché. c'è bisogno di conservazione e uso abile delle risorse informative. L'efficacia della gestione aziendale dipende anche da quanto ragionevolmente organizza la gestione dei documenti. Infatti, l'uso inefficace delle informazioni accumulate (o, peggio ancora, la loro perdita) può portare al collasso dell'impresa. Dopotutto, un'informazione o un documento non ricevuto in tempo è, prima di tutto, denaro perso, tempo e opportunità mancate. Di conseguenza, in qualsiasi impresa dove lavoro attivo con vari documenti, prima o poi si pone il problema della sistematizzazione, dell'elaborazione e dell'archiviazione sicura di quantità significative di informazioni. Un ruolo importante nell'ottimizzazione delle attività di un'impresa di qualsiasi dimensione e profilo di attività è svolto da sistemi moderni gestione elettronica dei documenti.
Scopo reti di computer e le loro varietà.
Una rete di computer è intesa come un insieme di hardware e software progettato per scambiare informazioni e accedere agli utenti a risorse di rete comuni.
Lo scopo principale delle reti informatiche è fornire agli utenti un accesso congiunto alle informazioni (database, documenti, ecc.) e alle risorse (dischi rigidi, stampanti, unità CD-ROM, modem, accesso alla rete globale, ecc.).
Gli abbonati alla rete sono oggetti che generano o consumano informazioni.
Gli abbonati alla rete possono essere singoli computer, robot industriali, macchine CNC (macchine a controllo numerico), ecc. Qualsiasi abbonato della rete è connesso alla stazione.
Tipi di reti informatiche
È consuetudine suddividere le reti esistenti principalmente su base territoriale:
1. Reti locali (LAN - Locate Area Network). Tale rete copre una piccola area con una distanza tra i singoli computer fino a 10 km. Tipicamente, tale rete opera all'interno di una singola istituzione.
2. Reti globali (WAN - Wide Area Network). Tale rete copre, di norma, vasti territori (il territorio di un paese o più paesi). I computer si trovano a una distanza di decine di migliaia di chilometri l'uno dall'altro.
3.Reti regionali. Reti simili esistono all'interno della città, distretto. Al momento, ciascuna di queste reti fa parte di alcune rete globale e la specificità speciale in relazione alla rete globale non differisce.
canali di comunicazione - una rete di trasporto per la trasmissione dei dati.
Caratteristiche principali:
*larghezza di banda
* affidabilità della trasmissione dei dati
La velocità dati del canale è standardizzata. Nei canali di comunicazione domestici: 200, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 12000, 24000, 48000, 96000 bps. Nei canali fino a 300 bit - bassa velocità, da 600 a 4800 - media velocità, da 4800 e oltre - alta velocità.
Software
Il teleprocessing dei dati è organizzato su questo schema ed è supportato da strumenti software inclusi nel sistema operativo. I messaggi che entrano nel computer tramite canali di comunicazione, ad esempio, nella coda di input, dove vengono accumulati e quindi modificati, e con l'aiuto di strumenti di teleelaborazione entrano nella coda del programma. Il programma applicativo accede alla coda dei messaggi come set di dati con campionamento sequenziale, seleziona un messaggio per l'elaborazione utilizzando macro speciali. A loro volta, i messaggi generati dal programma applicativo vengono accodati ai canali, sempre tramite microcomandi, ma di diverso tipo, dopodiché i messaggi vengono editati e quindi inviati alla coda di uscita, dalla quale vengono emessi al CS nell'ordine in cui vengono ricevuti.
I processi di ricezione ed elaborazione dei messaggi in un tale sistema procedono in modo asincrono. Lo schema ha caratteristiche: tutto va in modo sincrono. Di conseguenza, è possibile organizzare lo scambio di messaggi tra utenti senza il controllo del computer. Questo viene fatto da una connessione aggiuntiva (1), quindi lo scambio di messaggi tra utenti va oltre il programma applicativo. Di conseguenza, il tempo di scambio si riduce e le prestazioni del computer aumentano in termini di attuazione dei compiti della direzione principale.
concetto modello di riferimento interazioni di sistemi aperti.
Lo spostamento di informazioni tra computer di schemi diversi è un compito estremamente difficile. All'inizio degli anni '80 L'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) e il Comitato consultivo internazionale per la telegrafia e la telefonia (CCITT) hanno riconosciuto la necessità di un modello di rete che possa aiutare i fornitori a creare implementazioni di rete interoperabili. In stretta collaborazione, è stato sviluppato il modello di riferimento Open Systems Interconnection (OSI). EMBOS è diventato rapidamente il principale modello architettonico per la messaggistica da computer a computer. Sebbene siano stati sviluppati altri modelli architetturali (per lo più proprietari), la maggior parte dei fornitori di reti, quando devono fornire informazioni di formazione agli utenti dei loro prodotti, li chiamano prodotti per la rete conformi al modello di riferimento. In effetti, questo modello è il massimo il miglior rimedio a disposizione di coloro che sperano di apprendere la tecnologia di rete.
Il modello di rete OSI è composto da 7 livelli ed è consuetudine iniziare a contare dal basso. 7.Il livello di applicazione (livello di applicazione) è un insieme di vari protocolli con l'aiuto del quale gli utenti della rete ottengono l'accesso a risorse condivise come file, e-mail, pagine WEB ipertestuali, stampanti.
A questo livello l'interazione non avviene tra computer, ma tra applicazioni: si determina il modello in base a quali file verranno scambiati, si stabiliscono le regole in base alle quali inoltreremo la posta, organizzeremo un terminale virtuale, la gestione della rete, le directory. Ad esempio: navigazione web (HTTP), ricezione e ricezione di file (FTP, TFTP), invio e ricezione di posta (SMTP, POP3).
6. Livello rappresentativo o livello di presentazione (livello di presentazione): vengono implementate le funzioni di presentazione dei dati (codifica, formattazione, strutturazione). Ad esempio, a questo livello, i dati allocati per la trasmissione vengono convertiti dal codice EBCDIC in ASCII e così via. 5. Livello di sessione (livello di sessione) - progettato per organizzare e sincronizzare il dialogo condotto dagli oggetti (stazioni) della rete. A questo livello vengono determinati il tipo di comunicazione (duplex o half-duplex), l'inizio e la fine dei compiti, la sequenza e la modalità di scambio delle richieste e delle risposte dei partner che interagiscono.
Un DBMS è un complesso di strumenti software a cui prendono parte molte persone, sia servendo questi programmi sia utilizzando il risultato del loro lavoro. Sulla fig. 6.2 presenta i componenti principali del DBMS.
| Riso. 6.2. Componenti dell'ambiente operativo DBMS |
Software
Il software include tutti i programmi per computer utilizzati nel funzionamento di un sistema di gestione di database. Per eseguire tutte le funzioni di un DBMS, sono necessari tre tipi di software: software di sistema, software DBMS e programmi applicativi e utilità. Poiché il software DBMS si trova funzionalmente tra il sistema e le applicazioni utente, è classificato come middleware.
Il software di sistema controlla tutti i componenti hardware e li rende disponibili a tutte le altre applicazioni in esecuzione sul computer. Esempi di software di sistema: Windows, Linux, UNIX, MVS, MacOS, OpenSolaris, ecc.
Il sottosistema di elaborazione DBMS gestisce il database implementando le funzioni del DBMS.
Gli strumenti di progettazione DBMS sono progettati per accedere e manipolare i dati in un ambiente DBMS. I programmi applicativi (applicazioni utente) nella maggior parte dei casi servono a presentare i dati memorizzati nel database sotto forma di report e tabelle.
Ciò include tutti gli utenti del sistema di gestione del database. Se prendiamo come base responsabilità funzionali, quindi il sistema di gestione del database può essere suddiviso in sei gruppi principali di utenti: amministratori di sistema, amministratori di database, analisti di sistema, progettisti di database, programmatori e utenti finali.
Amministratori di sistema sono responsabili e garantiscono il funzionamento affidabile del software di sistema.
Gli amministratori di database (Data Base Administrator, DBA) gestiscono il funzionamento del DBMS, assicurano il funzionamento del DBMS, creano Conti Gli utenti DBMS, assegnano diritti, limitano l'accesso, eseguono varie procedure relative alla garanzia della sicurezza e dell'affidabilità dell'archiviazione dei dati.
Gli analisti di sistema svolgono il lavoro di raccolta, organizzazione e perfezionamento dei requisiti per la struttura dei dati, le applicazioni e i report.
I progettisti di database (architetti di sistema) progettano la struttura del database.
I programmatori sviluppano software applicativo. Progettano e creano l'immissione di dati e visualizzano moduli, report e procedure che consentono agli utenti finali di accedere e manipolare i dati.
Gli utenti finali utilizzano le applicazioni per eseguire operazioni quotidiane, ad esempio in un'azienda: si tratta di venditori, gestori di magazzino, contabili, manager e dirigenti. Gli utenti finali senior utilizzano le informazioni ottenute dal database per risolvere i problemi tattici e strategici dell'impresa.
Banca dati
Il database include dati, metadati e procedure.
Dati. I termini "dati", "informazioni" o "informazioni" in questo contesto indicano tutto il materiale effettivo memorizzato nel database. I dati sono una materia prima soggetta a un'adeguata strutturazione. Decidere quali informazioni inserire nel database, come organizzarle e strutturarle, è la parte più importante del lavoro degli architetti di sistema (progettisti) del database.
I metadati costituiscono il contenuto del catalogo del sistema di database e rappresentano informazioni sui nomi e la struttura delle tabelle, nomi e diritti degli utenti, nomi e tipi di restrizioni, procedure, funzioni e altri oggetti del database.
Le procedure sono una componente importante del sistema. Stabiliscono standard per lo svolgimento delle attività commerciali, tecnologiche e produttive all'interno dell'impresa e nei rapporti con i clienti. Le procedure sono utilizzate anche per organizzare il monitoraggio e la verifica sia delle informazioni immesse nel database sia delle informazioni generate dai dati recuperati.
Classificazione DBMS
Classificazione per tipo di modello di dati accettato
La figura 1 illustra la classificazione dei database secondo il modello di dati. 6.3.
I database gerarchici si basano su un modello di dati gerarchico in cui la relazione tra gli oggetti del database forma un albero invertito. Con questo modello, ogni elemento al di sotto della gerarchia è connesso a un solo elemento situato al di sopra.
I database di rete si basano su un modello di dati di rete in cui i collegamenti tra gli oggetti di dati possono essere stabiliti in qualsiasi ordine.
I database relazionali si basano sul modello di dati relazionali, in cui ogni unità di dati nel database è identificata in modo univoco da un nome di tabella (chiamato relazione), un ID di record (tupla) e un nome di campo.
I database relazionali a oggetti contengono meccanismi orientati agli oggetti per la costruzione di strutture di dati (come minimo, meccanismi per l'ereditarietà e il supporto del metodo) sotto forma di estensioni del linguaggio e componenti aggiuntivi software sul nucleo DBMS.
I database orientati agli oggetti sono definiti come una nuova generazione di database basati su una combinazione di tre principi: il modello relazionale, gli standard per descrivere gli oggetti ei principi della programmazione orientata agli oggetti.
Classificazione architettonica
La figura 1 illustra la classificazione dei database in base all'architettura. 6.4.
Nei database locali, tutti i dati e gli oggetti DBMS risiedono sullo stesso computer.
Nei database distribuiti, diversi pezzi di dati (gruppi di tabelle, tabelle e persino frammenti di tabella) e oggetti DBMS possono risiedere su computer diversi.
Esempio. Un esempio è una produzione complessa (o una catena di supermercati), le cui diverse parti si trovano in diverse città. Ogni impresa accumula i "loro" dati. È necessario che ciascuna delle imprese abbia accesso agli stessi dati, sia propri che di altre imprese. La soluzione a questo problema può essere quella di creare un database locale su un computer con il meccanismo accesso remoto. Tuttavia, questa soluzione non è razionale perché accesso rapido solo i computer client dell'azienda in cui si trova il DBMS riceveranno i dati. Un'altra soluzione a questo problema può essere la creazione di una copia del DBMS presso ogni azienda. In questo caso diventa difficile sincronizzare i dati tra le copie (soprattutto sulla scala del nostro paese, dove può essere il culmine della giornata lavorativa a Khabarovsk e il cuore della notte a Mosca). Un DBMS distribuito in questo caso fornisce un meccanismo per archiviare i dati in diversi database in modo tale che, quando vi si accede, un insieme di diversi database assomigli a un unico database. Quindi i dati utilizzati di frequente (dati "propri") si trovano nella parte del database che si trova presso l'azienda. E se necessario, fare riferimento a dati "stranieri", il DBMS effettua una richiesta al DBMS remoto e da lì riceve i dati. Una raccolta di diversi database su diversi computer appare come un unico database dal punto di vista del cliente.
Classificazione in base alla modalità di accesso alla banca dati
La classificazione delle banche dati in base alla modalità di accesso è illustrata in fig. 6.5.
Nei database mainframe, il posto di lavoro dell'utente è un terminale di testo o grafico e tutte le informazioni vengono elaborate sullo stesso computer in cui si trova il DBMS.
Nel DBMS del file server, i file di dati si trovano centralmente sul file server e il motore DBMS si trova su ogni computer client. I dati sono accessibili tramite la rete locale. La sincronizzazione delle letture e degli aggiornamenti viene effettuata mediante blocchi di file. Il vantaggio di questa architettura è il basso carico della CPU del server e lo svantaggio è l'elevato carico sulla rete locale.
I DBMS client-server sono costituiti da una parte client (che fa parte del programma applicativo) e da un server. I DBMS client-server, a differenza di quelli file-server, forniscono il controllo degli accessi tra gli utenti e caricano un po' la rete e le macchine client. Il server è un programma esterno al client e, se necessario, può essere sostituito da un altro. Lo svantaggio del DBMS client-server è il fatto stesso dell'esistenza del server (che è dannoso per i programmi locali - i DBMS incorporati sono più convenienti in essi) e le grandi risorse di calcolo consumate dal server.
Un DBMS integrato è una libreria software che consente di archiviare grandi quantità di dati su una macchina locale in modo unificato. È possibile accedere ai dati tramite query nel linguaggio SQL o chiamando funzioni di libreria dall'applicazione dell'utente. I DBMS incorporati sono più veloci dei normali client-server e non richiedono la distribuzione del server.
Classificazione per velocità di elaborazione delle informazioni
La figura 1 illustra la classificazione dei database in base alla velocità di elaborazione delle informazioni. 6.6.
I database operativi (operativi) o funzionanti (produzione) hanno elevate velocità di risposta a una richiesta, estrazione e presentazione di informazioni.
I data warehouse e i data warehouse multidimensionali (data warehouse, OLAP) sono database con una quantità molto elevata di informazioni, la cui preparazione di una presentazione richiede una notevole quantità di tempo.
Funzioni DBMS
Astrazione dei dati, gestione del dizionario dei dati. Il funzionamento del DBMS prevede che le definizioni degli elementi dei dati e le loro relazioni (metadati) siano memorizzate nel dizionario dei dati. A sua volta, tutti i programmi accedono ai dati tramite il DBMS. Il DBMS utilizza un dizionario di dati per trovare le strutture di dati richieste e le loro relazioni, aiutando a evitare di codificare relazioni così complesse in ogni programma. Inoltre, eventuali modifiche apportate alla struttura del database vengono automaticamente registrate nel dizionario dei dati, il che libera anche il programmatore dall'obbligo di modificare i programmi di accesso alle strutture dati modificate. Il DBMS fornisce l'astrazione dei dati, eliminando così la dipendenza strutturale e dai dati nel sistema.
Gestione dell'archiviazione dei dati. Un DBMS crea le strutture complesse necessarie per archiviare i dati, liberando i programmatori dalla definizione e programmazione delle proprietà fisiche dei dati. I moderni DBMS forniscono l'archiviazione non solo per i dati, ma anche per schermate relative ai dati, schemi di report, regole di convalida dei dati, codice di procedura, sistemi di elaborazione multimediale, formati di immagine, ecc.
Trasformazione e presentazione dei dati. Il DBMS si assume il compito di strutturare i dati di input, convertendoli in una forma comoda per l'archiviazione. Pertanto, il DBMS e questo caso salva una persona dal lavoro di routine di convertire un formato dati logico in un formato fisico. Garantendo l'indipendenza dei dati, il DBMS converte le query logiche in comandi che ne determinano la posizione fisica e il recupero. Pertanto, il DBMS fornisce l'indipendenza dal programma e l'astrazione dei dati.
Gestione della sicurezza. Il DBMS crea un sistema di sicurezza che garantisce la protezione dell'utente e la riservatezza dei dati all'interno del database. Le regole di sicurezza determinano quali utenti possono accedere al database, quali elementi di dati l'utente può accedere e quali operazioni sui dati (lettura, aggiunta, eliminazione o modifica) l'utente può eseguire.
Controllo accessi multiutente. Il DBMS crea strutture complesse che consentono a più utenti di accedere ai dati contemporaneamente. Al fine di garantire l'integrità e la coerenza dei dati, il DBMS utilizza algoritmi complessi per garantire che più utenti possano accedere contemporaneamente al database senza rischiare di violarne l'integrità.
Gestione del backup e ripristino. Il DBMS ha delle procedure Prenota copia e il ripristino dei dati, garantendone la sicurezza e l'integrità. I DBMS moderni contengono utenze speciali, con cui gli amministratori di database possono eseguire procedure di backup e ripristino di routine e di emergenza. Il ripristino dei dati viene eseguito dopo che il database è stato danneggiato, ad esempio, in caso di un settore danneggiato sul disco rigido o dopo un'interruzione di corrente. Questa capacità è necessaria per garantire l'integrità dei dati.
Gestione dell'integrità dei dati. Il DBMS ha regole che garantiscono l'integrità dei dati, il che aiuta a ridurre al minimo la ridondanza dei dati e garantire la coerenza dei dati. Per garantire l'integrità dei dati, vengono utilizzate le loro relazioni, che vengono memorizzate nel dizionario dei dati.
Supporto per il linguaggio di accesso ai dati e le interfacce di programmazione delle applicazioni. Il DBMS fornisce l'accesso ai dati utilizzando un linguaggio di query. Il linguaggio di interrogazione è un linguaggio non procedurale, ovvero fornisce all'utente la possibilità di determinare cosa deve essere fatto senza che gli venga detto come farlo. Il linguaggio di query DBMS ha due componenti principali: Data Definition Language (DDL) e Data Manipulation Language (DML). DDL definisce le strutture in cui vengono inseriti i dati, mentre DML consente agli utenti finali di recuperare i dati da
DB. Il DBMS fornisce inoltre ai programmatori l'accesso ai dati da linguaggi procedurali di terza generazione come COBOL, C, PASCAL, ecc. Il DBMS include utilità amministrative destinate agli amministratori e ai progettisti di database per l'implementazione, il monitoraggio e la manutenzione del database.
Interfacce di interazione con database. L'attuale generazione di DBMS fornisce programmi speciali interazioni progettate per consentire al database di accettare query dagli utenti finali in un ambiente di rete. Infatti, la capacità degli utenti finali di interagire con il database è parte integrante dei moderni DBMS. Ad esempio, un DBMS fornisce funzioni di interazione per accedere a un database utilizzando un browser Internet come front-end ( Mozilla Firefox, Opera o Internet Explorer). In un tale ambiente, l'interazione può essere effettuata in diversi modi:
□ l'utente finale può ricevere risposte alle richieste compilando i moduli a video utilizzando il browser di sua scelta;
□ Utilizzando il DBMS, è possibile automatizzare la pubblicazione dei moduli di report su Internet tramite la formattazione web, che consente di visualizzare i report in qualsiasi browser, ecc.
Modelli di dati
Attualmente, il funzionamento di varie imprese di organizzazioni non è possibile senza un sistema informativo che consenta di automatizzare la raccolta e l'elaborazione dei dati. Viene creato un database per archiviare e accedere ai dati contenenti le informazioni necessarie.
I moderni sistemi informativi basati sul concetto di integrazione dei dati sono caratterizzati da enormi quantità di dati immagazzinati, organizzazione complessa e dalla necessità di soddisfare le diverse esigenze di più utenti.
Lo scopo di qualsiasi sistema informativo è elaborare dati sui volumi del mondo reale. In senso lato, un database è una raccolta di informazioni su oggetti specifici del mondo reale in qualsiasi area tematica. Un'area disciplinare è solitamente intesa come una parte del mondo reale (un'impresa o un'università) che deve essere studiata per organizzare la gestione e l'automazione.
Il termine "database" ha diversi termini. Non sono contraddittorie, ma rappresentano diversi punti di vista sullo stesso concetto. Diamo un'occhiata a uno di loro:
Un database è un modello informativo di un'area tematica sotto forma di un insieme di dati immagazzinati nella memoria di un computer e interconnessi secondo regole che ne determinano i principi generali di descrizione, archiviazione e manipolazione.
Un modello informativo è inteso come informazioni su un oggetto, selezionato e strutturato in conformità con un determinato obiettivo.
Modello di dati: una descrizione dei metodi per rappresentare ed elaborare i dati in un DBMS, inclusi i metodi per determinare i tipi di strutture logiche in un database, i metodi per manipolare i dati e i metodi per determinare e mantenere l'integrità di un database.
I primi database sono stati creati sulla base dei file system e tutta la responsabilità di lavorare con essi è stata assegnata al software applicativo che utilizzava questi database. I database di file non sono praticamente utilizzati ora. Nella moderna tecnologia dei database, si presume che la creazione di un database, la sua manutenzione e la fornitura dell'accesso degli utenti ad esso avvenga centralmente con l'ausilio di speciali strumenti software: un sistema di gestione del database.
Un sistema di gestione di database (DBMS) è un insieme di strumenti linguistici e software progettati per creare, mantenere e utilizzare un database da parte degli utenti.
I server di database moderni includono tutti i tipi di strumenti di sviluppo e meccanismi di interazione utente di alto livello. Questi strumenti di sviluppo, essendo applicazioni utente, consentono di creare applicazioni che funzionano come un DBMS.
Un DBMS è un complesso di strumenti software a cui prendono parte molte persone, sia servendo questi programmi sia utilizzando il risultato del loro lavoro.
Il software include tutti i programmi per computer utilizzati nel funzionamento di un sistema di gestione di database. Per eseguire tutte le funzioni del DBMS, sono necessari tre tipi di software: 1) software di sistema (controlla tutti i componenti hardware e fornisce l'accesso ad esso per tutte le altre applicazioni in esecuzione sul computer);
2) Software DBMS (gestisce il database, implementando le funzioni del DBMS);
3) programmi applicativi e utilità (progettati per accedere ai dati e manipolarli nell'ambiente, i programmi applicativi servono a rappresentare i dati memorizzati nel database sotto forma di report e tabelle).
Il software DBMS è classificato come middleware.
Se prendiamo come base le responsabilità funzionali, nel DBMS si possono distinguere sei gruppi principali:
1) Amministratori di sistema - sono responsabili e assicurano il funzionamento affidabile del software
2) Amministratori di database: assicurano il funzionamento del DBMS e lo gestiscono, creano record, eseguono procedure relative all'affidabilità dell'archiviazione dei dati (assegnare diritti, limitare l'accesso)
3) Analisti di sistema: svolgono il lavoro di sistematizzazione della struttura di dati, applicazioni e report
4) Progettisti di database: progettano la struttura del DBMS
5) Programmatori: sviluppano software applicativo
6) Utenti finali: utilizzare i programmi applicativi per eseguire le operazioni quotidiane.
La banca dati comprende:
1) dati (tutto il materiale effettivo memorizzato nel database). Sono materie prime soggette a strutturazione
2) metadati (contenuto del catalogo di sistema). Rappresenta informazioni su nomi e struttura di tabelle, diritti utente, tipi di restrizioni e altri oggetti di database
3) le procedure sono una componente importante del sistema. Stabilire standard per lo svolgimento di attività commerciali, tecnologiche e produttive all'interno dell'impresa e nei rapporti con i clienti
Classificazione DBMS
Secondo il tipo di modello accettato:
1) gerarchico: la relazione tra gli oggetti del database forma un albero invertito, ad es. ogni elemento al di sotto della gerarchia è connesso a un solo elemento al di sopra
2) rete: la comunicazione tra oggetti di dati può essere stabilita in qualsiasi ordine
3) relazionale: ogni unità di dati nel database è identificata in modo univoco dal nome della tabella, dall'identificatore del record e dal nome del campo
4) relazionale agli oggetti: contiene meccanismi orientati agli oggetti per la costruzione di strutture di dati sotto forma di estensioni del linguaggio e componenti aggiuntivi software sul core DBMS
5) orientato agli oggetti - basato su una combinazione di tre principi: un modello relazionale, standard per descrivere oggetti e principi
programmazione orientata agli oggetti
Per architettura:
database locali (tutti i dati e gli oggetti DBMS si trovano sullo stesso computer) e database di distribuzione (diverse parti dei dati e oggetti DBMS si trovano su computer diversi)
Per accedere al database:
2) file-server - situato su ciascun computer client e l'accesso ai dati avviene tramite una rete locale
3) client-server: fornisce il controllo dell'accesso tra l'utente e carica un po 'la rete e le macchine
4) incorporato - è una libreria software. È possibile accedere ai dati tramite una query SQL o chiamando funzioni di libreria da un'applicazione
Velocità di elaborazione:
Operativo (hanno velocità elevate per la richiesta, l'estrazione e la fornitura di informazioni) e archiviazione dei dati (richiede una notevole quantità di tempo perché i database con una quantità molto grande di informazioni)
Il DBMS svolge le seguenti funzioni:
1) astrazione dei dati, gestione del dizionario dei dati: per trovare le strutture dati necessarie e le loro relazioni, il DBMS utilizza un dizionario dei dati, contribuendo a evitare la codifica di tali relazioni complesse in ciascun programma.
2) Gestione dell'archiviazione dei dati: il DBMS crea le strutture complesse necessarie per archiviare i dati, liberando i programmatori dalla definizione e programmazione delle proprietà fisiche dei dati
3) Trasformazione e presentazione dei dati - il DBMS si assume il compito di strutturare i dati di input, convertendoli in una forma comoda per l'archiviazione. Garantendo l'indipendenza dei dati, il DBMS converte le query logiche in comandi che ne determinano la posizione fisica e l'estrazione
4) Gestione della sicurezza - il DBMS crea un sistema di sicurezza che garantisce la protezione dell'utente e la riservatezza dei dati all'interno del database
5) Controllo dell'accesso multiutente - il DBMS crea strutture complesse che forniscono l'accesso ai dati da parte di più utenti contemporaneamente
6) Gestione del backup e del ripristino - il DBMS dispone di procedure per il backup e il ripristino dei dati per garantirne la sicurezza e l'integrità
7) Gestione dell'integrità dei dati: il DBMS fornisce regole che garantiscono l'integrità dei dati, che consente di ridurre al minimo la ridondanza dei dati e garantirne la coerenza
8) Supporto per il linguaggio di accesso ai dati e interfacce di programmazione fluide: il DBMS fornisce l'accesso ai dati utilizzando un linguaggio di query (linguaggio non procedurale, ovvero consente all'utente di determinare cosa deve essere fatto senza specificare come farlo)
9) Interfacce di interazione del database - l'attuale generazione del DBMS fornisce speciali programmi di interazione progettati per consentire al database di accettare le richieste degli utenti finali in un ambiente di rete
La progettazione di database, come la progettazione di sistemi informativi, consiste in diverse fasi. Uno di pietre miliari design consiste nel creare diagrammi entità-relazione. Per fare ciò, è necessario designare entità, aggiungere loro attributi, impostare chiavi e combinare entità utilizzando le relazioni. Tutto questo può essere fatto manualmente semplicemente disegnando su carta gli appositi schemi. A quei tempi, quando veniva proposto il concetto di "entità-relazione", lo facevano, ma con un computer con un'interfaccia grafica sviluppata, i disegni su carta diventavano un ricordo del passato. Abbastanza rapidamente, è stata creata un'intera classe di prodotti software che consente non solo di eseguire la modellazione nel paradigma "entità-relazione", ma anche di generare uno schema di database basato sui modelli creati per quasi tutti i server di database comuni.
Va notato che i moderni server di database sono spesso dotati di strumenti di modellazione del modello di relazione entità o altri strumenti di creazione di schemi di dati.
Tutte le sottigliezze della costruzione di un modello informativo di una determinata area tematica dell'attività umana hanno un obiettivo: ottenere un buon database. Spieghiamo il termine "buon database" e formuliamo i requisiti che deve soddisfare:
1) Deve soddisfare le esigenze di informazione e le capacità degli utenti (organizzazioni) e nella struttura e nel contenuto corrispondere ai compiti da risolvere;
2) Deve fornire i dati richiesti in un tempo accettabile, ovvero soddisfare i requisiti prestazionali;
3) Dovrebbe essere facile da espandere o integrare in oggetti più grandi quando si riorganizza l'area tematica;
4) Dovrebbe essere facile da modificare quando si cambia l'ambiente software e hardware;
5) I dati corretti caricati nel database devono rimanere corretti (la correttezza dei dati deve essere verificata al momento dell'inserimento).
I sistemi di gestione dei database sono molto importanti per molte organizzazioni e imprese, perché. c'è bisogno di conservazione e uso sapiente risorse di informazione. L'efficacia della gestione aziendale dipende anche da quanto ragionevolmente organizza la gestione dei documenti. Infatti, l'uso inefficace delle informazioni accumulate (o, peggio ancora, la loro perdita) può portare al collasso dell'impresa. Dopotutto, un'informazione o un documento non ricevuto in tempo è, prima di tutto, denaro perso, tempo e opportunità mancate. Di conseguenza, in qualsiasi impresa in cui si lavora attivamente con vari documenti, prima o poi sorge il problema della sistematizzazione, elaborazione e archiviazione sicura di quantità significative di informazioni. Un ruolo importante nell'ottimizzazione delle attività di un'impresa di qualsiasi dimensione e profilo di attività è svolto dai moderni sistemi elettronici di gestione dei documenti.
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