Определение и типология банков данных - Банки и базы данных. Системы управления базами данных

В основе решения практически любой задачи лежит обработка определенной информации. Система обработки информации, в том числе и автоматизированная с использованием ЭВМ, называется информационной системой (ИС). Банк данных (БнД) представляет собой разновидность ИС, в которой реализованы функции централизованного хранения и накопления обрабатываемой информации, которая организуется в одну либо нескольких баз данных (БД).

БнД в общем случае состоит из БД, системы управления базами данных (СУБД), словарей данных, администраторов, вычислительных систем и обслуживающего персонала. В зависимости от выбранных критериев можно выделить следующие разновидности БнД.

    1. Условия предоставления услуг. В соответствии с этим критерием различают бесплатные и платные БнД. Последние, в свою очередь, делятся на бесприбыльные (самоокупаемые) и коммерческие. 2. Обрабатываемая информация. Так называемые OLIP-системы (On-Line Transaction Processing) предназначены для реализации сравнительно простых запросов к хранимым данным. Напротив, в OLAP-системах (On-Line Analytical Processing) предусмотрены возможности проведения сложных аналитических вычислений. 3. Степень доступности. В этом контексте происходит деление БнД на общедоступные и БнД с ограниченным кругом пользователей. 4. Охват. Под охватом понимается классификация БнД по территориальному, временному, ведомственному и тематическому признакам. 5. Характер взаимодействия с пользователем. В пассивных БнД сам пользователь определяет характер своего взаимодействия с БнД. Активные БнД могут при необходимости сами менять свое "поведение". 6. Форма собственности. БнД могут быть государственными, частными и личными.

К БнД всегда предъявляются следующие общие требования, которые заключаются в следующем:

    - простота и легкость использования, то есть возможность пользователей легко распознавать данные, доступ к которым должен быть простым; - многократное использование данных - различные пользователи могут использовать одни и те же данные по-разному; - гибкость использования данных - одни и те же данные могут быть получены пользователем посредством различных критериев запроса; - быстрая обработка запросов к данным; - обеспечение контроля целостности данных; - возможность восстановления данных после сбоев.

В основе любого БнД лежит информационная база - данные, отражающие состояние данной предметной области. Информационная база состоит из собственно данных и описания этих данных (метаданных). Отделение данных от их описания объясняется тем, что в зависимости от различных условий одни и те же данные могут представляться и использоваться по-разному. Кроме того, в разных прикладных задачах требуются различные наборы данных, совокупность которых обеспечивает полноту информации. Это означает, что сами данные и связи между ними могут быть описаны и представлены различными способами.

В настоящее время существует стандарт ANSI (American National Standards Institute), в соответствии с которым имеется три уровня представления данных - физический (внутренний) уровень, концептуальный уровень и уровень внешних моделей.

Под физическим уровнем понимаются собственно данные, специальным образом организованные и размещенные в файловых либо странично-сегментных структурах на внешних носителях.

Концептуальный уровень является наиболее общим. На этом уровне отражается обобщенная модель предметной области.

Уровень внешних моделей является отражает особенности видения данных отдельными приложениями. При этом каждое приложение имеет доступ только к тем данным, которые ему необходимы.

Любой БнД имеет определенные стадии своего существования: проектирование, реализация, эксплуатация, модернизация и развитие, реорганизация. На каждом из этих этапов с БнД работает определенная категория пользователей. Основными категориями пользователей являются следующие:

    1. Конечные пользователи. Это основная категория пользователей, именно для нее в конечном счете и создается БнД. Эти пользователи могут быть случайными (например, клиенты, просматривающие электронный каталог фирмы) и регулярными (например, сотрудники этой фирмы, в чьи служебные обязанности входит работа с данными, содержащимися в БнД, на уровне выполнения запросов). 2. Администраторы БнД. Эта группа пользователей работает с БнД на всех этапах его существования. Администраторы, в частности, обеспечивают оптимальную организацию БнД в многопользовательском режиме, отвечают за поддержку целостности БнД, и т. д. 3. Разработчики и администраторы приложений. Эта категория пользователей также работает с БнД на всех этапах его существования и отвечает за разработку специализированных программ-приложений для обработки данных.

БД является совокупностью специальным образом организованных данных, содержащихся на дисковом пространстве ЭВМ, которые отражают состояние объектов части реального мира и их связей между собой. Сама совокупность этих объектов в их взаимосвязанном состоянии называется предметной областью.

БД является ядром любого БнД. Имеется множество признаков БД, в соответствии с которыми может быть проведена их классификация.

    1. По форме представления информации БД делятся на визуальные БД, аудиосистемы и средства мультимедиа. Информация, хранимая в БД, может быть представлена в виде разном виде - в виде изображений (рисунки, чертежи и схемы, фотографии, движущиеся изображения, анимация), звука и т. д. 2. По характеру организации данных БД могут быть неструктурированными, частично-структурированными и структурированными.

Эта классификация относится к символьным БД. Неструктурированными называются БД, информация в которых представлена в виде так называемых семантических сетей. Частично-структурированные БД содержат информацию в виде текста. В структурированных БД перед заполнением их данными должна быть предварительно описана модель их структуры. В зависимости от типа используемой модели структурированные БД делятся на иерархические, сетевые, реляционные, постреляционные, многомерные и объектно-ориентированные.

3. По типу хранимой информации БД делятся на документальные, фактографические и лексикографические.

Документальные БД являются частично-структурированными и ориентированы, главным образом, на хранение текстовых данных в различных форматах. Информационной единицей в документальных БД является документ-текст. Среди этих моделей выделяют библиографические, реферативные и полнотекстовые модели.

Лексикографические модели организованы на принципах организации словарей и содержат в себе определенные языковые конструкции. Основное назначение этих моделей - использование в системах-переводчиках.

Фактографические модели являются структурированными и в зависимости от способа структуризации делятся на теоретико-графовые (иерархическая и сетевая модели), теоретико-множественные (реляционная, постреляционная и многомерная) и объектно-ориентированные.

4. По характеру организации хранения данных БД бывают персональными и распределенными.

Персональные БД предназначены для одного конкретного пользователя. Распределенные БД предполагают возможность одновременного обращения к данным со стороны множества пользователей.

СУБД представляет собой комплекс программных средств, предназначенный для создания, обслуживания и использования БД в совместном режиме множеством пользователей. Помимо СУБД, существуют специализированные программы-приложения, которые служат для автоматизированной обработки информации для какой-либо прикладной задачи.

СУБД так же как и БД делятся на ряд категорий.

1. По языкам общения СУБД делятся на открытые и замкнутые.

В открытых СУБД работа с данными осуществляется с использованием распространенных общепринятых универсальных языков программирования. В замкнутых СУБД используют собственные языки. Смешанные СУБД сочетают в себе частично свойства открытых и замкнутых СУБД

2. В зависимости от количества звеньев СУБД бывают одно-, двух - и трехзвенными. Категоризация СУБД по этом принципу соответствует понятию архитектуры БД.

В однозвенной БД единственным звеном является клиент. При двухзвенной архитектуре появляется новое звено - сервер БД, которое функционально предназначено для обеспечения части функций логического управления данными и их визуализации.

Роль клиента заключается в обеспечении удобного с его точки зрения способа отображения данных. В трехзвенных СУБД появляется сервер приложений, который фактически является промежуточным звеном между клиентом и сервером БД. Его назначение заключается в обеспечении управления данными (клиент полностью освобождается от этого) и обеспечении связи клиента с сервером БД.

3. В зависимости от физического расположения различают локальные и сетевые СУБД.

Локальная СУБД целиком размещается на компьютере пользователя. Если таких пользователей несколько, то каждый из них должен иметь свою локальную копию СУБД.

Сетевые СУБД делятся на файл-серверные, клиент-серверные и распределенные.

В файл-серверной модели как СУБД, так и БД, как правило, размещаются на одном компьютере, который называется файл-сервером. Пользователи получают доступ к информации со своих персональных компьютеров (клиентские места) посредством развертывания локальной сети. Таким образом, между локальными и файл-серверными вариантами принципиальных различий нет.

Клиент-серверные СУБД являются фактически двухзвенными, поскольку в этом случае часть СУБД размещается на сервере БД. Эта часть СУБД отвечает за получение запроса от клиента, отыскание в данных нужной информации и передачу ее клиенту.

Распределенные СУБД могут размещаться на десятках и сотнях серверов БД.

4. По выполняемым функциям СУБД делятся на информационные и операционные.

Информационные СУБД обеспечивают хранение данных и доступ к ним. Операционные СУБД предназначены для более сложной обработки информации, например, для проведения вычислений с привлечением данных, не содержащихся в БД.

    5. В зависимости от сферы использования различают универсальные и специализированные СУБД. 6. По мощности СУБД делятся на настольные и корпоративные.

К настольным СУБД предъявляются невысокие требования с точки зрения технических средств и стоимости. Корпоративные СУБД предназначены для распределенной обработки данных и имеют, в частности, развитые средства автоматизированного администрирования и обеспечения целостности.

Кроме того, СУБД можно классифицировать в зависимости от того, для какой категории пользователей они предназначены. В этом контексте СУБД могут быть ориентированы на разработчиков и на конечных пользователей.

Обеспечение взаимодействия любой из категорий пользователей к информации, хранящейся в БД, осуществляется всегда с использованием языковых средств данной СУБД. Существующие разновидности СУБД используют обширные и разнообразные наборы языковых средств, которые можно разделить на следующие категории.

    1. Языки описания данных (ЯОД). В эту группу языков входят языки описания схем и подсхем данных, языки описания хранимых данных, языки описания внешних данных. 2. Языки манипулирования данными (ЯМД). Эти языки в свою очередь делятся на процедурные и непроцедурные. При использовании процедурных данных пользователь сам программно разрабатывает способ, которые обеспечивает нужный для него результат. Непроцедурные языки являются декларативными. 3. Языки запросов (ЯЗ). К языкам запросов относятся языки, непосредственно имеющие только лишь соответствующие возможности, а также комплексные языки запросов, которые имеют еще и возможности обновления данных.

Часто бывает, что для одной и той же цели можно использовать языки различных типов. Такими языками являются, в частности, табличный язык запросов QBE и язык SQL.

Похожие статьи




Определение и типология банков данных - Банки и базы данных. Системы управления базами данных

Предыдущая | Следующая