Принципы построения баз данных. Методологии разработки и классификации баз данных

Содержание
Введение
1. Принципы построения баз данных.
2. Методологии разработки и классификации баз данных.
Заключение
Список использованной литературы


Введение
В век информационных технологий важнейшей характеристикой для каждого человека становится скорость доступа к нужной информации. Подобные услуги предлагает радио, телевидение и Internet. Но и они не в силах ускорить доступ к информации, которая требуется каждому конкретному человеку или группе лиц.
Требования к хранению информации накладывают на нее жесткие рамки использования. Так пользователь персонального компьютера, прежде чем изъять с носителя один файл информации должен произвести большое количество действий, которые значительно снижают скорость его работы. Что же говорить об огромном количестве файлов информации, к которой периодически требуется доступ на чтение и изменение. Если же взять в расчет, что одни и те же изменения требуется проделать для нескольких групп данных, то работа оказывается непосильно долгой. В подобных случаях в помощь пользователю были разработаны базы данных (БД) и системы по управлению ими (СУБД) [12].
Использование базы данных значительно повышает производительность труда пользователя и упрощает использование различных средств по преобразованию данных. Появление БД явилось едва ли не важнейшим событием для людей, которые каждый день имеют дело с огромным количеством данных.
Однако создание базы данных является делом кропотливым и сложным. Правильно созданная БД может значительно облегчить жизнь специалисту в конкретной предметной области.
1. Принципы построения баз данных.
База данных – это информационная модель предметной области, совокупность взаимосвязанных, хранящихся вместе данных при наличии такой минимальной избыточности, которая допускает их использование оптимальным образом для одного или нескольких приложений. Данные (файлы) хранятся во внешней памяти и используются в качестве входной информации для решения задач.
СУБД – это программа, с помощью которой реализуется централизованное управление данными, хранимыми в базе, доступ к ним, поддержка их в актуальном состоянии [6].
Классификация по модели данных:
– иерархическая,
– объектная и объектно-ориентированная,
– объектно-реляционная СУБД (ОРСУБД),
– реляционная модель данных (РМД),
– сетевая модель данных,
Иерархическая – это модель данных, где используется представление базы данных в виде древовидной(иерархической) структуры, состоящей из объектов (данных) различных уровней. Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможна ситуация, когда объект-предок не имеет потомков или имеет их несколько, тогда как у объекта-потомка обязательно только один предок. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами (в программировании применительно к структуре данных дерево устоялось название братья) [10].
Объектная и объектно-ориентированная – являются системой управления базами данных, в которых информация представлена в виде объектов, используется в объектно-ориентированном программировании. Объектные базы данных отличаются от реляционных баз данных, являющихся таблично-ориентированными. Объектно-реляционные базы данных являются гибридом обоих подходов. Объектные базы данных были рассмотрены в начале 1980-х годов;
Объектно-реляционная СУБД (ОРСУБД) – реляционная СУБД (РСУБД), поддерживающая некоторые технологии, реализующие объектно-ориентированный подход: объекты, классы и наследование реализованы в структуре баз данных и языке запросов.Объектно-реляционными СУБД являются, например, широко известные Oracle Database, Informix, DB2, PostgreSQL.
Реляционная модель данных (РМД) – логическая модель данных, прикладная теория построения баз данных, которая является приложением к задачам обработки данных таких разделов математики как теории множеств и логика первого порядка.
Сетевая модель данных – логическая модель данных, являющаяся расширением иерархического подхода, строгая математическая теория, описывающая структурный аспект, аспект целостности и аспект обработки данных в сетевых базах данных. Функциональная модель данных использует такой подход для определения объекта. Вместо того чтобы представлять объект записью с определенным содержанием или же кортежем в дереве, функциональная модель сообщает, какие функции ( или операции) определены на этом объекте [7].
Представление объекта – это дело реализации, и оно определяется на более низком уровне абстракции.
Классификация по среде постоянного хранения:
Во вторичной памяти, или традиционная – средой постоянного хранения является периферийная энергонезависимая память (вторичная память), как правило, жёсткий диск. В оперативную память СУБД помещает лишь кэш и данные для текущей обработки [14].
В оперативной памяти – все данные на стадии исполнения находятся в оперативной памяти, в третичной памяти – средой постоянного хранения является отсоединяемое от сервера устройство массового хранения (третичная память), как правило, на основе магнитных лент или оптических дисков. Во вторичной памяти сервера хранится лишь каталог данных третичной памяти, файловый кэш и данные для текущей обработки; загрузка же самих данных требует специальной процедуры.
Классификация по содержимому:
– географическая,
– историческая,
– научная,
– мультимедийная,
– клиентская.
Классификация по степени распределённости:
– централизованная (сосредоточенная БД), полностью поддерживаемая на одном компьютере,
– распределённая БД, составные части которой размещаются в различных узлах компьютерной сети в соответствии с каким-либо критерием,
– неоднородная, фрагменты распределённой БД в разных узлах сети поддерживаются средствами более одной СУБД,
– однородная, фрагменты распределённой БД в разных узлах сети поддерживаются средствами одной и той же СУБД,
– фрагментированная (секционированная), методом распределения данных является фрагментирование (партиционирование, секционирование), вертикальное или горизонтальное,
– тиражированная, методом распределения данных является тиражирование (репликация).
Классификация по технологии обработки данных базы данных: централизованная, распределенная.
Централизованная база данных - хранится в памяти одной вычислительной системы. Если эта вычислительная система является компонентом сети ЭВМ, возможен распределенный доступ к такой базе. Такой способ использования баз данных часто применяют в локальных сетях ПК.
Распределенная база данных - состоит из нескольких, возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД).
Классификация по способу доступа к данным базы данных:
– базы данных с локальным доступом,
– базы данных с удаленным (сетевым) доступом - системы централизованных баз данных с сетевым доступом предполагают различные архитектуры подобных систем: файл-сервер, клиент-сервер.
Файл-сервер. Архитектура систем БД с сетевым доступом предполагает выделение одной из машин сети в качестве центральной (сервер, файлов). На такой машине 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 в основном и производится обработка. При большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность информационной системы падает. Пользователи могут создавать также на рабочих станциях локальные БД, которые используются ими монопольно.
Клиент-сервер. В этой концепции подразумевается, что помимо хранения централизованной базы данных центральная машина (сервер базы данных) должна обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Запрос на данные, выдаваемый клиентом (рабочей станцией), порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные (но не файлы) транспортируются по сети от сервера к клиенту. Спецификой архитектуры клиент-сервер является использование языка запросов SOL.
Классификация по предметным областям использования: документальные и документографические БД , система баз данных о продукции, экономическая и конъюнктурная информация , фактографические базы социальных данных, БД транспортных систем страны , система ресурсных баз данных, фактографические базы и банки научных данных, БД в области культуры и искусства, лингвистические БД.