Файл: Базы Данных Теор. Экзамен.doc

Примерный перечень вопросов и типовых заданий для промежуточного контроля по учебной дисциплине
«Базы данных»

Вопросы

Тема 1. Введение, основные понятия определения. Этапы развития баз данных. Принципы организации современных БД и СУБД

1. Укажите основные недостатки использования файловых систем в системах обработки данных.

Зависимость программы от данных т.е. от их способа хранения и т.п.

Невозможность парралельной работы с файлами

2. В чем выражалась зависимость программ от данных при работе с файлами.

Программа обращается напосредственно к файлу, следовательно при его изменении программу необходимо перекомпилировать, для внесения соответсвующих изменений

3. Чем четвертый этап развития баз данных сходен с первым.

Тем, что БД хранятся на специализированном устройстве – сервере баз данных, где происходит как хранение так и обработка данных

4. Укажите основные особенности первого этапа развития БД.

• Все СУБД базируются на мощных мультипрограммных операционных системах (MVS, SVM, RTE, OSRV, RSX, UNIX), поэтому в основном поддерживается работа с централизованной базой данных в режиме распределенного доступа.

• Функции управления распределением ресурсов в основном осуществляются операционной системой (ОС).

• Поддерживаются языки низкого уровня манипулирования данными, ориентированные на навигационные методы доступа к данным.

• Значительная роль отводится администрированию данных.

• Проводятся серьезные работы по обоснованию и формализации реляционной модели данных, и создается первая система (System R), реализующая идеологию реляционной модели данных.

• Проводятся теоретические работы по оптимизации запросов и управлению распределенным доступом к централизованной БД, введено понятие транзакции.

• Результаты научных исследований открыто обсуждаются в печати, идет мощный поток общедоступных публикаций, касающихся всех аспектов теории и практики баз данных, и результаты теоретических исследований активно внедряются в коммерческие СУБД.

• Появляются первые языки высокого уровня для работы с реляционной моделью данных. Однако отсутствуют стандарты для этих первых языков.

5. Что дал в теории баз данных переход к персональным компьютерам, каковы его достоинства и недостатки.

• Все СУБД были рассчитаны на создание БД в основном с монопольным доступом. И это понятно: компьютер персональный, он не был подсоединен к сети, и база данных на нем создавалась для работы одного пользователя. В редких случаях предполагалась последовательная работа нескольких пользователей, например сначала оператора, который вводил бухгалтерские документы, а потом главбуха, который определял проводки, соответствующие первичным документам.

• Большинство СУБД имели развитый и удобный пользовательский интерфейс. В основном существовал интерактивный режим работы с БД как в рамках описания БД, так и в рамках проектирования запросов. Кроме того, большинство СУБД предлагали развитый и удобный инструментарий для разработки готовых приложений без программирования. Инструментальная среда состояла из готовых элементов приложения в виде шаблонов экранных форм, отчетов, этикеток (Labels), графических конструкторов запросов, которые достаточно просто могли быть собраны в единый комплекс.

• Во всех настольных СУБД поддерживался только внешний уровень представления реляционной модели, т. е. только внешний табличный вид структур данных.

• При наличии высокоуровневых языков манипулирования данными, вроде реляционной алгебры и SQL, в настольных СУБД поддерживались низкоуровневые языки манипулирования данными на уровне отдельных строк таблиц.

• В настольных СУБД отсутствовали средства поддержки ссылочной и структурной целостности базы данных. Эти функции должны были выполнять приложения, однако скудость средств разработки приложений иногда не позволяла это сделать, и эти функции должны были выполняться пользователем, требуя от него дополнительного контроля при вводе и изменении информации, хранящейся в БД. 

• Наличие монопольного режима работы фактически привело к вырождению функций администрирования БД и в связи с этим — к отсутствию инструментальных средств администрирования БД. 

• И, наконец, последняя и в настоящий момент весьма положительная особенность — это сравнительно скромные требования к аппаратному обеспечению со стороны настольных СУБД. Вполне работоспособные приложения, разработанные, например, на Clipper, работали на PC 286.

6. Что такое настольные СУБД, чем они характеризовались, назовите наиболее характерных представителей.

Это СУБД предназначенный для работы с настольномы ПК, одним пользователем и ограниченными ресурсами. В принципе, их даже трудно назвать полноценными СУБД. Яркие представители этого семейства — очень широко использовавшиеся до недавнего времени СУБД Dbase (DbaseIII+, DbaseIV), FoxPro, Clipper, Paradox

7. Почему произошел переход к третьему этапу, укажите его особенности, достоинства и недостатки. Сравните третий этап с двумя предыдущими.

Переход в связи с развитием систем коммуникации, увеличении объема данных, необходимости организации многопользовательского доступа

• Практически все современные СУБД обеспечивают поддержку полной реляционной модели, а именно:

  • структурной целостности — допустимыми являются только данные, представленные в виде отношений реляционной модели;

  • языковой целостности, т. е. языков манипулирования данными высокого уровня (в основном SQL);

  • ссылочной целостности, контроля за соблюдением ссылочной целостности в течение всего времени функционирования системы, и гарантий невозможности со стороны СУБД нарушить эти ограничения.

• Большинство современных СУБД рассчитаны на многоплатформенную архитектуру, т. е. они могут работать на компьютерах с разной архитектурой и под разными операционными системами, при этом для пользователей доступ к данным, управляемым СУБД на разных платформах, практически неразличим.

• Необходимость поддержки многопользовательской работы с базой данных и возможность децентрализованного хранения данных потребовали развития средств администрирования БД с реализацией общей концепции средств защиты данных.

• Потребность в новых реализациях вызвала создание серьезных теоретических трудов по оптимизации реализаций распределенных БД и работе с распределенными транзакциями и запросами с внедрением полученных результатов в коммерческие СУБД.

• Для того чтобы не потерять клиентов, которые ранее работали на настольных СУБД, практически все современные СУБД имеют средства подключения клиентских приложений, разработанные с использованием настольных СУБД, и средства экспорта данных из форматов настольных СУБД второго этапа развития.

• Именно к этому этапу можно отнести разработку ряда стандартов в рамках языков описания и манипулирования данными начиная с SQL89, SQL92, SQL99 и технологий по обмену данными между различными СУБД, к которым можно отнести и протокол ODBC (Open DataBase Connectivity), предложенный фирмой Microsoft.

• Именно к этому этапу можно отнести начало работ, связанных с концепцией объектно-ориентированных БД (ООБД). Представителями СУБД, относящимися ко второму этапу, можно считать MS Access 97 и все современные серверы баз данных Oracle7.3,Oracle 8.4, Oracle 10, MS SQL Server 6.5, MS SQL Server 7.0, MS SQL Server 2000, System 10, System 11, Informix, DB2, SQL Base и другие современные серверы баз данных, которых в настоящий момент насчитывается несколько десятков (рис. 1.3).

8. Что такое архитектура интернет-интранет, чем характерен четвертый этап развития, в чем его преимущества по сравнению с третьим этапом развития?

Следующий этап характеризуется появлением новой технологии доступа к данным — Интранет. Основное отличие этого подхода от технологии «клиент-сервер» состоит в том, что отпадает необходимость использования специализированного клиентского программного обеспечения. Для работы с удаленной базой данных используется стандартный броузер Интернета, например Microsoft Internet Explorer или Netscape Navigator, и для конечного пользователя процесс обращения к данным происходит аналогично скольжению по Всемирной паутине (рис. 1.4). При этом встроенный в загружаемые пользователем HTML-страницы код, написанный обычно на языке Java, Java-script, Perl и др., отслеживает все действия пользователя и транслирует их в низкоуровневые SQL-запросы к базе данных, выполняя, таким образом, ту работу, которой в технологии «клиент-сервер» занимается клиентская программа. Удобство данного подхода привело к тому, что он стал использоваться не только для удаленного доступа к базам данных, но и для пользователей локальной сети предприятия. Простые задачи обработки данных, не связанные со сложными алгоритмами, требующими согласованного изменения данных во многих взаимосвязанных объектах, достаточно просто и эффективно могут быть построены по данной архитектуре. В этом случае для подключения нового пользователя к возможности использовать данную задачу не требуется установка дополнительного клиентского программного обеспечения. Однако алгоритмически сложные задачи рекомендуется реализовывать в архитектуре «клиент-сервер» с разработкой специального клиентского программного обеспечения (рис. 1.5 и 1.6).

9. Трехуровневая модель БД, особенности всех уровней. В чем выражаются требования физической и логической независимости для трехуровневой модели БД?

Терминология в СУБД, да и сами термины «база данных» и «банк данных» частично заимствованы из финансовой области. Это заимствование не случайно и объясняется тем, что работа с информацией и работа с денежными массами во многом схожи, поскольку и там и там отсутствует персонификация объекта обработки: две банкноты достоинством в сто рублей столь же неотличимы и взаимозаменяемы, как два одинаковых байта (естественно, за исключением серийных номеров). Вы можете положить деньги на некоторый счет и предоставить возможность вашим родственникам или коллегам использовать их для иных целей. Вы можете поручить банку оплачивать ваши расходы с вашего счета или получить их наличными в другом банке, и это будут уже другие денежные купюры, но их ценность будет эквивалентна той, которую вы имели, когда клали их на свой счет.

В процессе научных исследований, посвященных тому, как именно должна быть устроена СУБД, предлагались различные способы реализации. Самым жизнеспособным из них оказалась предложенная американским комитетом по стандартизации ANSI (American National Standards Institute) трехуровневая система организации БД, изображенная на рис. 1.9.

Рис. 1.9. Трехуровневая модель системы управления базой данных, предложенная ANSI

Уровень внешних моделей — самый верхний уровень, где каждая модель имеет свое «видение» данных. Этот уровень определяет точку зрения на БД отдельных приложений. Каждое приложение видит и обрабатывает только те данные, которые необходимы именно этому приложению. Например, система распределения работ использует сведения о квалификации сотрудника, но ее не интересуют сведения об окладе, домашнем адресе и телефоне сотрудника, и наоборот, именно эти сведения используются в подсистеме отдела кадров.

Концептуальный уровень — центральное управляющее звено, здесь база данных представлена в наиболее общем виде, который объединяет данные, используемые всеми приложениями, работающими с данной базой данных. Фактически концептуальный уровень отражает обобщенную модель предметной области (объектов реального мира), для которой создавалась база данных. Как любая модель, концептуальная модель отражает только существенные, с точки зрения обработки, особенности объектов реального мира.

Физический уровень — собственно данные, расположенные в файлах или в страничных структурах, расположенных на внешних носителях информации.

Эта архитектура позволяет обеспечить логическую (между уровнями 1 и 2) и физическую (между уровнями 2 и 3) независимость при работе с данными. Логическая независимость предполагает возможность изменения одного приложения без корректировки других приложений, работающих с этой же базой данных. Физическая независимость предполагает возможность переноса хранимой информации с одних носителей на другие при сохранении работоспособности всех приложений, работающих с данной базой данных. Это именно то, чего не хватало при использовании файловых систем.

Выделение концептуального уровня позволило разработать аппарат централизованного управления базой данных.

10. Какое место занимает инфологическая модель к уровням модели ANSI и почему? Какой принцип независимости поддерживается для инфологического моделирования?

11. Какие признаки классификации выделены в базах данных, что такое оперативные БД и хранилища информации или склады данных, в чем отличие в обработке информации в этих базах, как называются технологии обработки информации, на которых они базируются.

Современные авторы часто употребляют термины «банк данных» и «база данных» как синонимы, однако в общеотраслевых руководящих материалах по созданию банков данных Государственного комитета по науке и технике (ГКНТ), изданных в 1982 г., эти понятия различаются. Там приводятся следующие определения банка данных, базы данных и СУБД.

Банк данных (БнД) — это система специальным образом организованных данных — баз данных, программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.

База данных (БД) — именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

Система управления базами данных (СУБД) — совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.

Сухой канцелярский язык труден для восприятия, но эти определения четко разграничивают назначение всех трех базовых понятий, и мы можем принять их за основу.

Программы, с помощью которых пользователи работают с базой данных, называются приложениями. В общем случае с одной базой данных могут работать множество различных приложений. Например, если база данных моделирует некоторое предприятие, то для работы с ней может быть создано приложение, которое обслуживает подсистему учета кадров, другое приложение может быть посвящено работе подсистемы расчета заработной платы сотрудников, третье приложение работает как подсистема складского учета, четвертое приложение посвящено планированию производственного процесса. При рассмотрении приложений, работающих с одной базой данных, предполагается, что они могут работать параллельно и независимо друг от друга, и именно СУБД призвана обеспечить работу множества приложений с единой базой данных таким образом, чтобы каждое из них выполнялось корректно, но учитывало все изменения в базе данных, вносимые другими приложениями

12. Что такое документальные БД, что в них хранится, как происходит обработка информации?

-слабо структурированная инфа

-поиск по тексту

-поиск по ключевым словам

-отслеживание док-та

13. Какие модели данных при классификации БД вы знаете, опишите их особенности?

Одними из основополагающих в концепции баз данных являются обобщенные категории «данные» и «модель данных».

Понятие «данные» в концепции баз данных — это набор конкретных значений, параметров, характеризующих объект, условие, ситуацию или любые другие факторы. Примеры данных: Петров Николай Степанович, $30 и т. д. Данные не обладают определенной структурой, данные становятся информацией тогда, когда пользователь задает им определенную структуру, т. е. осознает их смысловое содержание. Поэтому центральным понятием в области баз данных является понятие модели. Не существует однозначного определения этого термина, у разных авторов эта абстракция определяется с некоторыми различиями, но тем не менее, можно выделить нечто общее в этих определениях.