Концепция БД

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет управления и социологии

Кафедра государственного управления

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

по курсу Базы данных в государственном муниципальном управлении

Тема:

Концепция БД

 

 

 

 

                               Работу выполнила студентка 1 курса,

                                ОЗО специальности «Государственное

                   и муниципальное управление»

                       Соколова Ксения Александровна

Руководитель:

 

 

 

 

 

Тверь – 2012г.

                                                          Содержание: 
 
1. Этапы развития автоматизированных информационных систем.  
 
2. Суть концепции баз данных.  
 
3. Основные требования к БД и СУБД.  
 
4. Преимущества применения базовых данных по сравнению с файловой системой.  
 
5. Недостатки использования БД и СУБД сравнению с файловой системой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Этапы развития  автоматизированных информационных  систем.

Концепция баз данных - закономерный результат развития автоматизированных информационных систем. 
 
Широкое использование ЭВМ привело к автоматизации обработки и использования огромного количества информации в различных областях деятельности человека. Еще в начальный период развития автоматизированных информационных систем (АИС) на основе ЭВМ первого и второго поколений (конец 50-х-начало 60-х годов) различные организации начали накапливать и хранить данные о интересующие их предметные области. Данные или были «зашиты» непосредственно в программы, или программы имели возможность выбирать эти данные только с жестко фиксированных (определенных внутри программы) устройств (носителей информации).  
 
Второй этап развития АИС (60-е-начало 70-х годов) специалисты связывают с изобретением так называемых файловых систем, обеспечивающих независимость размещения наборов данных, в которых содержится информация, от конкретных физических носителей (так называемая физическая независимость данных и программ ). Однако, каждая такая программа была рассчитана на работу только с файлами определенного формата, т.е. сохранялась зависимость программ от структуры данных в файлах (логическая взаимозависимость программ и данных).  
 
Сформированный в тот период подход к построению АИС заключался в автоматизации отдельных процессов из предметной области или, как говорят, в создании нескольких слабо взаимосвязанных локальных приложений. По мере возникновения новых потребностей в сохранении и обработке данных создавались все новые и новые приложения с необходимыми для них файлами. Часто новые приложения создавались с учетом уже существующих файлов.  
 
Пользователи АИС постепенно осознавали необходимость централизации управления данными и приложениями. Понимание этой необходимости приходило разными путями.  
 
Во-первых, пользователи АИС быстро обнаружили, что необходимую для утверждения и принятия решения информацию не очень легко получить. Чтобы выполнить запрос на информацию, необходимо было написать программу, способную обработать несколько файлов других программ, осуществляя преобразования форматов, сортировка и выборку информации. Сразу возникала проблема интеграции разноязычных программ, так как файлы программ, написанных на одном языке программирования (например, РL / 1 или FORTRAN), не могли непосредственно использоваться программами, написанные на других языках программирования. В таких условиях быстро получить ответ на заранее предусмотренные запрос было практически невозможно. Очень часто пользователи даже были вынуждены отказаться от запроса том, что за время, за которое могла быть получен ответ, она становилась ненужной или потому, что ценность информации не отвечала затратам на ее получение.  
 
Во-вторых, использование АИС сдерживалось получением зачастую противоречивых ответов на запросы. Противоречивость возникала из-за избыточности данных, приводила к тому, что разные версии одного элемента данных в разных файлах могли находиться на разных стадиях обновления. Трудно было поддерживать непротиворечивость, согласованность и целостность данных. Вычислительные ресурсы, такие, как память и машинное время, расходовались нерационально.  
 
В-третьих, при изменении структуры записей некоторого файла в интересах совершенствования одного программного приложения, необходимо было вносить изменения во все другие приложения, работающие с этим файлом. Таким образом, проявлялась логическая зависимость программ от данных. Известно, что модернизация уже используемых программ - дело сложное и тонкое, а иногда и невозможна из-за отсутствия текстов программ или авторов их разработки. В последнем случае приходилось либо разрабатывать новую, аналогичную по функциям приложения или вообще отказываться от внесения изменений в данные. Эти обстоятельства существенно сдерживали разработку новых приложений и вызвали огромные затраты средств на сопровождение и развитие АИС.  
 
Осознание значимости, данных, необходимости централизованного управления ими и стремление розвьязатиты вышеназванные проблемы развития АИС привели к возникновению новой концепции совместного использования данных-концепции баз данных.  
 
Таким образом, основной причиной закономерного возникновения концепции баз данных является стремление повысить гибкость автоматизированных информационных систем, т.е. сделать их менее зависимыми от изменений требований к АИС по обработке информации и более пригодными для развития и дальнейшей модификации.  
 
Прежде провозгласим основные идеи, лежащие в основе концепции базы данных:  
 
1. Изолировать любую прикладную программу от влияния изменений в других программах через общие данные путем разграничения логических записей, используемых приложениями, от записей, реально (физически) запоминаются на магнитных носителях.  
 
2. Устранить чрезмерное дублирование данных.  
 
3. Централизовать управление данными.  
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                  2. Суть концепции баз данных 
Суть концепции баз данных заключается в интегрированном сохранении и дифференцированном использовании приложениями всей информации об объектах предметной области, представляющие определенный интерес для организации. При таких условиях, с одной стороны, форматы представления данных описываются на логическом (понятном) для каждой программы уровне, но, с другой стороны, все остальные данные, хранящиеся в базе данных и не имеют никакого отношения к определенной прикладной программы, является для нее "прозрачными". Это означает, что их присутствие программа не испытывает.  
 
То есть все данные размещаются в едином хранилище. Пользователи АИС имеют возможность обращаться к любым данным, которые их интересуют. Те же данные могут быть в разных комбинациях и по-разному представлены в соответствии с потребностями пользователей (прикладных программ). Это обеспечивается за счет погружения базы данных в специальное программное среду, выполняющий функции доступа и преобразование структур данных, и называется системой управления базами данных (СУБД).

К сожалению, в большинстве  определений понятия базы данных, приводимых в литературе, не указываются  все ее существенные признаки. Также  базу данных часто просто отождествляют  с любой совокупности файлов, содержащих некоторый набор сведений о предметной области, которая имеет определенный интерес для организации. Из сказанного ясно, что совокупность файлов не обязательно  автоматически образует базу данных. Чтобы это происходило, файлы  должны быть:  
 
1. Взаимосвязанными (так, что должна быть обеспечена полная и согласованная информация о предметной области).  
 
2. Интегрированными (при условии минимальной избыточности, необходимой для обеспечения взаимосвязанных-вьязаности файлов).  
 
3. Независимыми (логически и физически от программ, в которых они используются, и от процессов, в которых они поддерживаются).  
 
4. Иметь единую централизованную программу управления, обеспечивающая логическую независимость программ от данных, находящихся в файлах.  
 
Приведем определения основных понятий, связанных с рассматриваемой концепцией.  
 
Базой данных (БД) - называется поименована совокупность данных, с той минимальной избыточностью, которая необходима для взаимосвязанности данных, которая адекватно отражает состояние объектов и их отношения в рассматриваемой предметной области.  
 
Более полное и точное определение базы данных были приведены в [1]:  
 
"Базу данных можно определить как совокупность взаимосвязанных при наличии такой минимальной избыточности, допускающей их использование оптимальным способом для одного или нескольких приложений; данные запоминаются таким образом, чтобы они были независимыми от программ, использующих эти данные, а также для поиска данных в базе данных применяется единый управляемый способ. Данные структурируются таким образом, чтобы была обеспечена возможность дальнейшего наращивания приложений ".  
 
Системой управления базами данных (СУБД) - называется совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, управления и совместного использования БД многими пользователями (программами).  
 
Банк данных (БнД) - система программных, лингвистических, информационных, организационных и технических средств, предназначенных для централизованного накопления и коллективного использования данных. Понятие банка данных аналогичное понятию АИС, построенной на основе единой БД.  
 
Базы данных является новым шагом в развитии средств обработки данных, который способствовал дальнейшему расширению областей применения ЭВМ и способствовал лучшему использованию данных в сфере управления и принятия решений.  

 

 

                               3. Основные требования к БД  и СУБД.  
Основными требованиями к базам данных и систем управления ими являются:  
 
1. Возможность представления адекватных реальной предметной области структур данных (построение адекватной информационной модели предметной области).  
 
2. Простота и малые затраты ресурсов на развитие системы (быстрая и дешевая модификация старых и разработка новых приложений в рамках автоматизированной информационной системы).  
 
3. Простота и оперативность доступа к данным, возможность поиска информации различными методами.  
 
4. Возможность одновременного эффективного обслуживания большого количества пользователей.  
 
5. Возможность использования в распределенных вычислительных сетях ЭВМ.  
 
6. Обеспечение режима разделенного доступа к данным и программ и исключение возможности их несанкционированного применения.  
 
7. Обеспечение представления данных пользователям (людям или программам) в виде, удобном для их дальнейшего применения.  
 
8. Обеспечения необходимой производительности решения задач при ограниченных затратах ресурсов ЭВМ.  
 
9. Обеспечение защиты информации в БД от сбоев и отказов в работе технических средств и ошибок пользователей.

 

 

 

 

 
4. Преимущества  применения базовых данных по  сравнению с файловой         системой. 
Основными преимуществами применения БД и СУБД при реализации на их основе АИС являются:  
 
1. Сокращению излишней избыточности хранимых данных. Данные, используемые несколькими программами, интегрируются и хранятся в одном месте. Избыточность данных есть, она минимальна и необходима только для обеспечения взаимосвязи различных данных определенной предметной области.  
 
2. Устраняется противоречивость данных. Она может возникать, если те же данные, используемые различными приложениями подаются несколько раз, и если в случае необходимости их изменения не все копии восстановлены. Понятно, что при отсутствии избыточности противоречивость невозможна принципиально.  
 
3. Данные, хранятся, используются совместно. Это дает возможность разрабатывать новые приложения над уже существующей базой данных с минимальными затратами.  
 
4. Обеспечивается более простой, быстрый и дешевый развитие автоматизированных систем за счет обеспечения логической взаимной независимости программ и данных в БД.  
 
5. Упрощается поддержка целостности (адекватности и согласованности) данных.  
 
6. Обеспечивается возможность быстрого на дачу данных на нестандартные (заранее непредвиденные) запросы пользователей без дополнительной разработки приложений.  
 
7. Создается возможность комплексной оптимизации параметров АИС. Это возможно благодаря централизованному управлению базой данных, при котором можно так структурировать и размещать данные, чтобы для важнейших (приоритетных) программ них приложений обеспечить быстрый доступ.

8. В случае централизованного  управления базой данных упрощается  стандартизация и унификация  представления данных в АИС. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Недостатки использования  БД и СУБД сравнению с файловой  системой. 
Основными недостатками, с которыми могут встретиться пользователи и разработчики программного обеспечения при применении БД и СУБД, являются:  
 
1. Дополнительные затраты ресурсов (оперативной и внешней памяти, общей производительности ЭВМ) при размещении и работы СУБД.  
 
2. Дополнительные расходы на установку и поддержку СУБД в рабочем состоянии.  
 
3. Необходимость квалифицированного персонала для централизованного управления базой данных (администрации базы данных).  
 
4. Дополнительные накладные расходы (плата за гибкость). Быстродействие приложения, взаимодействующего с БД, ниже чем для одной отдельно взятой аналогичной программы, которая работает с файлами (однако это неверно для большого числа взаимосвязанных по данным приложений).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод:

Таким образом, использование  БД и СУБД по созданию больших мощных АИС, включающих большое количество взаимосвязанных приложений, бесспорно дает существенные преимущества по сравнению с вариантами создания таких же АИС на основе файловых систем.  
 
Однако для отдельных приложений (небольшого количества несвязанных или слабо связанных программ), или программ, выполняющих специфические прикладные функции и мало связаны с обработкой больших объемов данных, использование мощных СУБД может оказаться малоэффективным том, что требует дополнительных затрат времени и средств. Выбор целесообразных вариантов реализации системы обработки данных должен осуществляться на основе комплексного системного подхода при их проектирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
Литература : 
 
1. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах. .- М.: Мир, 1980.  
 
2. Тиоры Т., Фрай Дж. Проектирование структур баз данных: В 2-х кн.-М.: Мир, 1985.  
 
3. Четвериков В.Н. и др. Базы и банки данных .- М.: Высшая школа, 1987.  
 
4. Змитрович А.И. Базы данных.-Минск.: Университетское, 1981. I