Файл: Учебное пособие в оронеж 2015 фгбоу во Воронежский государственный технический университет.doc

, поэтому их часто называют объектно-реляционными. Примером такой СУБД является Oracle, начиная с восьмой версии.

Несомненно, такие БД будут развиваться в будущем, но пока первенство остается за реляционными структурами. Поэтому именно их мы и будем изучать в последующих уроках.

1.3. Реляционные базы данных

Реляционные базы данных, как мы уже знаем, состоят из таблиц. Каждая таблица состоит из столбцов (их называют полями или атрибутами) и строк (их называют записями или кортежами). Таблицы в реляционных базах данных обладают рядом свойств. Основными являются следующие: В таблице не может быть двух одинаковых строк. В математике таблицы, обладающие таким свойством, называют отношениями - по-английски relation, отсюда и название - реляционные.

1. 
   Столбцы располагаются в определенном порядке, который создается при создании таблицы. В таблице может не быть ни одной строки, но обязательно должен быть хотя бы один столбец.
   
2. 
   У каждого столбца есть уникальное имя (в пределах таблицы), и все значения в одном столбце имеют один тип (число, текст, дата...).
   
3. 
   На пересечении каждого столбца и строки может находиться только атомарное значение (одно значение, не состоящее из группы значений). Таблицы, удовлетворяющие этому условию, называют нормализованными.
   

1.4. Концептуальная модель базы данных

Концептуальная модель - это отражение предметной области, для которой разрабатывается база данных. Отметим, что это некая диаграмма с принятыми обозначениями элементов. Так, все объекты, обозначающие вещи, обозначаются в виде прямоугольника.Атрибуты, характеризующие объект - в виде овала, а связи между объектами - ромбами. Мощность связи обозначаются стрелками (в направлении, где мощность равна многим - двойная стрелка, а со стороны, где она равна единице - одинарная).Вообще, если предметная область обширная, то ее полезно разбить на несколько локальных предметных областей (наша концептуальная модель отражает именно локальную предметную область). Объем локальной области выбирается таким образом, чтобы в нее входило не более 6-7 объектов. После создания моделей каждой выделенной предметной области производится объединение локальных концептуальных моделей в одну общую, как правило, довольно сложную схему.

---

1.5. Физическая реализация базы данных (БД)

По способу доступа к данным подразделяются на базы данных с локальным доступом  и базы данных с удалённым (сетевым) доступом. В системах централизованных баз данных с сетевым доступом применяются следующие архитектуры:– файл-сервер;– клиент-сервер.Архитектура системы БД с сетевым доступом предполагает выделение одной из машин сети в качестве центральной (сервер файлов). Файл-сервер­ная распределённая обработка данных показана на рис. 8. На сервере хранится совместно используемая централизованная БД. Все другие машины сети выполняют функции рабочих станций, с помощью которых поддерживается доступ пользовательской системы к централизованной базе данных. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где производится их обработка. При большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность автоматизированной системы падает. Пользователи могут также создавать на рабочих станциях локальные БД с монопольным доступом.

---

Рис. 8.Клиент-серверная двухуровневая распределённая обработка данных показана на рис. 9. Как видно из данного рисунка, на рабочей станции находятся средства пользовательского интерфейса и программы приложений.Рис. 9.На сервере баз данных хранятся СУБД и файлы базы данных. Рабочие станции (клиенты) посылают серверу запросы на интересующие их данные, сервер выполняет извлечение и предварительную обработку данных. По сравнению с ранее рассмотренным вариантом существенно уменьшается трафик сети и обеспечивается прозрачность доступа всех приложений к файлам базы данных.Клиент-серверная многоуровневая распределённая обработка данных представлена на рис. 10. Рис. 10.В этом случае на рабочей станции находятся только средства пользовательского интерфейса, на сервере приложений – программы приложений, а на сервере баз данных хранятся СУБД и файлы базы данных. Серверы выполняют всю содержательную обработку данных. Вместо рабочих станций могут использоваться сетевые компьютеры. Если серверов приложений и серверов баз данных в сети несколько, то сеть становится  клиент-серверной многоуровневой.Ядром любой базы данных является модель базы данных, представляющая собой множество структур данных, ограничений целостности и операций манипулирования данными. С помощью модели базы данных представляются объекты предметной области и взаимосвязи между ними.В настоящее время рассматриваются следующие модели базы данных:– иерархическая;– сетевая;– реляционная;– объектно-ориентированная.В иерархической модели рис. 11 данные представляются в виде древовидной (иерархической) структуры. Она удобна с иерархически упорядоченной информацией и громоздка для информации со сложными логическими связями.

---

Рис. 11.Сетевая модель (рис. 12) означает представление данных в виде произвольного графа. Достоинством сетевой и иерархической моделей баз данных является возможность их эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности. К недостаткам сетевой модели базы данных можно отнести высокую сложность и жёсткость схемы БД, построенной на её основе.

Рис. 12.В реляционной модели базы данных (рис. 13) отношения представляются в виде двумерной таблицы. Такая форма представления данных более привычна для человека, поэтому большинство моделей БД – реляционные. Основным элементом такой БД является таблица, которая обладает следующими свойствами:– столбцы в таблице однородные, т. е. элементы каждого столбца имеют одинаковую природу;– столбцам однозначно присвоены имена;– в операциях с таблицей её строки и столбцы могут просматриваться в любой очередности и в любом порядке.Достоинствами реляционной модели базы данных является её простота, удобство реализации на ЭВМ, наличие теоретического обоснования и возможность формирования гибкой схемы БД, допускающей настройку при формировании запросов.Рис. 13.Реляционная модель используется в основном в БД среднего размера. При увеличении числа таблиц в базе данных заметно падает скорость её работы.Объектно-ориентированные БД объединяют в себе две модели базы данных: реляционную и сетевую. Они используются для создания крупных БД со сложными структурами данных.Системы управления базами данных разделяются по используемой модели данных на следующие типы: иерархические, сетевые, реляционные и объектно-ориентированные. По характеру использования СУБД делят на персональные и многопользовательские.К персональным СУБД относятся Visual FoxPro, Paradox, dBase, Access и др. Многопользовательские СУБД представляют, например, Oracle и Informix.Многопользовательские СУБД включают в себя сервер БД и клиентскую часть, работают в неоднородной вычислительной среде, допускают разные типы ЭВМ и различные операционные системы, поэтому на их базе создаются информационные системы, функционирующие по технологии клиент-сервер.

---

Управляющим компонентом СУБД является ядро, выполняющее следующие функции управления:– данными во внешней памяти;– буферами оперативной памяти;– транзакциями.Транзакция представляет собой последовательность операций над БД, которая рассматривается СУБД как единое целое. При выполнении транзакция может быть либо успешно завершена, и СУБД зафиксирует произведённые изменения во внешней памяти, либо ни одно из изменений не отразится в БД.Язык СУБД включает подмножество команд из языка описания данных и языка манипулирования данными. Структурированный язык запросов (SQL) обеспечивает манипулирование данными и определение схемы реляционной модели БД, является стандартным средством доступа к серверу БД.Для обработки команд пользователя или операторов программ в СУБД используются интерпретаторы команд и компиляторы.Обязательным условием успешного функционирования БД является её целостность, означающая, что база содержит полную и непротиворечивую информацию, необходимую и достаточную для корректного функционирования приложений. Обеспечение безопасности достигается шифрованием прикладных команд, защитой паролем, поддержкой уровней доступа к базе данных.Поддержка взаимодействия с Windows-приложениями позволяет СУБД внедрять в отчёт сведения, хранящиеся в файлах, созданных в других приложениях. Для этого для среды Windows разработаны такие механизмы, как DDE и OLE.

---