Склад АБД

ПОНЯТТЯ І КЛАСИФІКАЦІЯ АБД

АБД — це система інформаційних, математичних, програмних, мовних, організаційних і технічних засобів, які необхідні для інтегрованого нагромадження, зберігання, ведення, актуалізації, по­шуку і видачі даних. АБД можна класифікувати за різними ознаками.

1. За призначенням АБД бувають:

· інформаційно-пошукові;

· спеціалізовані за окремими галузями науки та техніки;

· банки даних для автоматизації задач організаційно-економічного управління;

· банки даних для систем автоматизації наукових досліджень і виробничих випробувань;

· банки даних для систем автоматизованого проектування.

2. За архітектурою обчислювального середовища АБД бувають централізовані і розподілені.

3. За видом інформації, що зберігається, розрізняють банки да­них, банки документів і банки знань.

4. За мовою спілкування користувача з БД розрізняють системи з базовою мовою (відкриті системи) та власною мовою (закриті системи).

У відкритих системах мовним засобом спілкування з БД є одна з мов програмування, наприклад Фортран, Паскаль тощо. В таких системах для спілкування з БД потрібний посередник, тобто програміст, який володіє вибраною мовою програмування.

Закриті системи мають власну мову спілкування, що, як правило, набагато простіша за мови програмування. Тому в таких системах не потрібний посередник-програміст для спілкування з БД. Самі користувачі за відповідної підготовки зможуть працювати з БД.

СКЛАД АБД

Основними складовими компонентами АБД є база даних (БД) і система управління БД (СУБД).

База даних — це поіменована, структурована сукупність взаємопов’язаних даних, які характеризують окрему предметну область і перебувають під управлінням СУБД. БД являє собою інтегроване сховище даних, яке призначене для використання багать­ма споживачами і забезпечення незалежності даних від прикладних програм. Зв’язок кінцевих користувачів та прикладних програм з БД відбувається через СУБД, яка є інтерфейсом між користувачами і БД.

Під предметною областю розуміють один чи кілька об’єктів управління (або певні їх частини), інформація яких моделюється за допомогою БД і використовується для розв’язуван­ня різних функціональних задач.

Усі дані, які зберігаються в БД, поділяються на фонд і архів даних. Такий поділ пов’язаний з різницею в технологічних режимах використання даних.

Фонд даних — це активні дані, з якими постійно працюють прикладні програми, які зберігаються на вінчестері і перебувають безпосередньо під управлінням СУБД.

Архіви — це копії файлів БД, які зберігаються на магнітних стрічках, сидеромах, гнучких магнітних дисках чи вінчестері іншої (резервної) ЕОМ. В архівах зберігаються неактивні дані, що вже відпрацювали, але які необхідно зберігати згідно із законодавчими та нормативними актами досить тривалий час. В архівах також можуть зберігатись страхові копії файлів БД, які використовуються для відновлення БД на випадок її зруйнування через різні збої.

Особливістю БД є те, що вона складається з даних та їх опису. Опис даних називають метаданими. Метадані дають змогу реалізувати незалежність даних від прикладних програм. При файловій організації даних потрібно в кожній прикладній програмі пов­ністю описати структури відповідних інформаційних файлів, не залежно від того, скільки полів обробляється в тій чи іншій програмі. При використанні БД у програмі потрібно описувати лише поля, потрібні для обробки. Отже, метадані є незалежними від прикладних програм і являють собою самостійний об’єкт для зберігання.

В АБД існує ще таке поняття, як словник даних ( СД). СД дуже важливий, особливо в умовах колективного використання даних, оскільки забезпечує вирішення проблеми вірогідності, надлишковості і контролю за раціональним зберіганням та використанням даних.

Словник даних (репозитарій) необхідний для збереження метаданих. Словник даних може містити відомості про джерело інформації, формати та взаємозв’язок між даними, відомості про частоту виникнення і характер використання даних, терміни коригування і осіб, відповідальних за це, і т.ін. Отже, СД являє собою базу даних про дані як особливий вид ресурсу.

Одне з основних призначень СД — документування даних. Нагромадження інформації про дані потрібно починати вже на ранніх стадіях проектування. Йому відводиться роль засобу цент­ралізованого ведення та управління даними на всіх етапах проектування системи, а також забезпечення ефективної взаємодії між всіма користувачами в розподіленій БД. У СД може бути занесена інформація про місце фізичного зберігання даних, а також відомості про обмеження секретного характеру, безпеки, доступу та інші питання, що характеризують фізичні параметри БД.

Усі питання, пов’язані з веденням СД, розглядатимемо далі в контексті із СУБД та автоматизованою формою його ведення. Зауважимо, проте, що всі СУБД мають у своєму складі цей засіб. Наприклад, широко відомі СУБД сім’ї dBASE, що не мають СД. В такому разі потрібно вести СД вручну чи писати відповідні програми ведення такого словника.

Пакет програм ведення СД може інтегруватися із СУБД чи бути незалежним. На сучасному ринку програмних засобів є СУБД, які мають у своєму складі засоби автоматизованого ведення СД.

Як приклад СУБД, що має у своєму арсеналі такий засіб як словник даних є СУБД Oracle. Словник Oracle — це один з важливих компонентів, що містить імена користувачів; права та привілеї, які їм надаються; імена об’єктів БД (таблиць та їх представ­лень, індексів, синонімів, тощо); перелік обмежень на таблиці; журнальну інформацію, наприклад, відомості про доступ до таблиць та внесення до них змін.

Інформація словника Oracle розбита по категоріях: для кінцевого користувача, проектувальника і адміністратора. Словник відображає та зберігає поточний стан бази даних, всі зміни в структурах БД записуються в словник безпосередньо після виконання процедур по їх зміні.

Словником даних користуються всі користувачі в обсязі, який дозволяють їх привілеї.

До складу АБД обов’язково входить такий компонент, як СУБД, що є комплексом програмних і мовних засобів загального та спеціального призначення, необхідних для створення БД, підтримки її в актуальному стані, маніпулювання даними й організації доступу до них різних користувачів чи прикладних програм в умовах чинної технології обробки даних.

Усі численні функції СУБД можна згрупувати так:

1. Управління даними. Завданнями управління даними є підготовка даних та їх контроль, занесення даних до бази, структуризація даних, забезпечення їх цілісності, секретності.

Рис. 6.2. Схема класифікації мовних засобів АБД

Доступ до даних. Пошук і селекція даних, перетворення даних до форми, зручної для подальшого використання.

3. Організація і ведення зв’язку з користувачем: ведення діалогу, видача діагностичних повідомлень про помилки в роботі з БД і т.д.

Крім БД і СУБД до складу АБД входять мовні, технічні та організаційні засоби. Розглянемо кожний із них.

Мовні засоби потрібні для опису даних, організації спілкування та виконання процедур пошуку і різних перетворень з даними. Класифікацію мовних засобів АБД наведено на рис. 6.2.

Ця класифікація, розроблена американським комітетом CODA­SYL з проектування та створення БД, має загальний характер

і орієнтована на різні СУБД. Проте не кожна СУБД, які тепер використовуються на практиці і поширені на ринку програмних продуктів, має весь набір зазначених мовних засобів.

Мова опису даних (МОД) застосовується на різних рівнях абстракції: зовнішньому, логічному і внутрішньому. Згідно з пропозиціями СОDASYL мови опису даних на логічному (концептуальному) і внутрішньому рівнях незалежні і різні. Проте в біль­шості промислових СУБД немає поділу на дві окремі мови опису логічної і фізичної організації даних, а існує єдина мова, яка ще називається мовою опису схем. Наприклад, у відомих і широко використовуваних на практиці СУБД сім’ї DBASE застосовується єдина мова опису даних для подання їх на логічному і фізичному рівнях. Ця мова має свій синтаксис. Так, наприклад, ім’я файла має не перевищувати восьми символів, а ім’я поля — десяти, при цьому кожне ім’я має починатися з букви, поля календарної дати позначаються символом D (DATA), символьні поля —

С (CHARACTER), числові — N (NUMERІC), логічні — L (LOGІCAL), приміток — M (MEMO). Опис всіх імен, типів і розмірів полів зберігається в пам’яті разом з даними, ці структури при потребі можна проглянути й виправити.

Якщо логічний і фізичний рівні розділені, то до складу СУБД має входити мова зберігання даних.

У деяких СУБД використовується ще мова опису підсхем (МОД — ПС), яка потрібна для опису частини БД, що відбиває інформаційні потреби окремого користувача чи прикладної програми.

Мова опису даних на зовнішньому рівні — це мова, яка використовується для опису потреб користувачів та прикладних програм, при створенні інфологічної моделі БД. Ця мова не має нічого спільного з мовами програмування. Наприклад, мовними засо­бами для інфологічного моделювання є звичайна мова чи її підмножина, а також мова графів і матриць.

Мова маніпулювання даними (ММД) — це мова, яка використовується для обробки даних, їх перетворень і написання програми. ММД може бути базовою чи автономною.

Базова мова (відкриті системи) — це одна з традиційних мов програмування — БЕЙСІК, СІ, ФОРТРАН тощо. Використання базових мов як ММД звужує коло осіб, які можуть безпосередньо звертатися до БД, оскільки для цього потрібне знання мови програмування. У такому разі для спрощення спілкування кінцевих користувачів з БД у деяких СУБД передбачена мова ведення діалогу і мова запитів, які проcтіші для опанування порівняно з мовою програмування.

Автономна ММД (закрита система) — це власна мова СУБД, яка дає змогу виконувати різні операції з даними.

В сучасних СУБД для спрощення процедур пошуку даних в БД передбачена мова запитів. Найпоширенішими мовами запитів є дві мови SQL та QBE.

Мова запитів SQL (Іtructured EnglіІh Query Language — структуpована англійська мова запитів) була створена фірмою ІBM в рамках роботи над проектом побудови системи управління реляційними базами даних на початку семидесятих років. Американським національним інститутом стандартів (ANSІ) ця мова покладена в основу стандарту мов реляційних баз даних, яка була прийнята і Міжнародною організацією стандартів (ІSO). Ядром існуючого зараз стандарт SQL-86, який часто називають SQL-2 чи SQL-92, є функції, які реалізовані практично в усіх відомих комерційних варіантах мови, а повний стандарт включає такі удосконалення, які ще деяким розробникам потрібно буде реалізувати.

Крім стандарту SQL-86, існує комерційний стандарт мови SQL, який розроблений консорціумом виробників баз даних — SQL Access Group. Ця група створила такий варіант мови, який використовується більшістю систем і дозволяє їм «розуміти» одна одну. Було розроблено стандартний інтерфейс мови CLІ (Common Language Іnterface) для всіх основних варіантів мови SQL. Фірмою Mіcrosoft цей інтерфейс було формалізовано і він отримав назву ODBC (Open Databalse Connectіvіtі — відкритий доступ до даних). ODBC — це драйвер, що забезпечує інтерфейс доступа до даних, які зберігаються, під управлінням різних СУБД. За допомогою ODBС вирішується проблема розуміння СУБД одна одною.

Мова запитів QBE (Query By Example) — це реалізація запитів по зразку у вигляді таблиць. Для визначення запиту до БД користувач повинен заповнити таблицю QBE, яка надається системою і визначити в ній критерії пошуку, вибору та перетворення даних.

До інших мовних засобів можна віднести мову ведення словника даних.

До технічних засобів АБД належать процесори, пристрої вводу і виводу даних, запам’ятовуючі пристрої, модеми, канали зв’язку. У кожному конкретному разі залежно від особливостей СУБД та особливостей об’єкта управління проектується і різна конфігурація технічних засобів. У технічній документації на СУБД зазначається мінімальна конфігурація технічних засобів, яка необхідна для організації БД, а також подаються різні обмеження на склад і кількість технічних засобів.

Тепер поряд з універсальними технічними засобами запроваджуються спеціальні машини баз даних, які безпосередньо призначені лише для зберігання та ведення баз даних. Потреба створення спеціальних машин БД, які реалізують на апаратному рівні функції СУБД, пов’язана з необхідністю звільнення обсягів пам’яті, що мають відводитися для зберігання даних на тих ЕОМ, які виконуватимуть операції обробки даних.

Організаційні засоби АБД охоплюють персонал, який пов’я­заний зі створенням і веденням БД, а також систему нормативно-технологічної і інструктивно-методичної документації з організації та експлуатації БД.

Певна посадова особа чи група таких осіб, які забезпечують створення, ведення і підтримку БД в актуальному стані, називається адміністрацією АБД. Основні функції адміністратора: спільна робота з проектувальниками задач для визначення умов використання БД; розробка опису БД і початкове завантаження її; підтримка цілісності БД, організація захисту зберігання даних; відновлення БД у разі виникнення помилок програмного забезпечення чи збоях пристроїв, які призводять до руйнування БД; нагромадження статистики щодо роботи з БД, реорганізація та реструктуризація БД згідно зі зміною потреб, забезпечення безпеки даних шляхом санкціонування доступу до них.

В умовах монопольного використання ПК функції адміністратора виконуються користувачем і частково програмістом, відповідальним за супровід тієї чи іншої системи. Користувач відповідає за завантаження БД та її підтримку в актуальному стані, програміст — за функції відновлення БД у випадках її зруйнування. В умовах колективного використання ПЕОМ, об’єднаних в мережу, функції адміністратора виконуються спеціально призначеними адміністраторами.