Презентация "Системы управления базами данных"
Подписи к слайдам:
- Системы управления базами данных
- Attribution-ShareAlike (by-sa) — Лицензия «С указанием авторства — Копилефт»
- stanislav.katsko.name
- Informatics.ssga.ru
- 1. Введение. История развития баз данных.
- 2. Основные понятия и определения.
- 3. Архитектура базы данных.
- 4. Процесс прохождения запроса пользователя.
- 5. Типы баз данных.
- 6. Типы связей между объектами в базе данных.
- 7. Язык SQL. Формирование запросов к базе данных.
- Введение. История развития баз данных
- История вычислительной техники
- применение вычислительных устройств для выполнения численных расчетов
- использование средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах
- Введение. История развития баз данных
- Информационная система обеспечивает:
- Введение. История развития баз данных
- Внешняя память для вычислений:
- Введение. История развития баз данных
- Новая эпоха – съемные магнитные диски
- Введение. Файлы и файловые системы
- Переход к использованию централизованных систем управления файлами.
- 1. Зависимость программ от данных.
- 2. Децентрализованный принцип управления доступом.
- 3. Проблема с синхронизацией при совместной работе.
- => новый подход к управлению информацией
- Основные понятия и определения
- Основные понятия и определения
- Банк данных (БнД) –
- система
- специальным образом организованных данных
- – баз данных,
- программных, технических, языковых, организационно-методических средств,
- для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.
- Основные понятия и определения
- 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
- баз данных
- многими пользователями.
- Основные понятия и определения
- Функции СУБД:
- – поиск информации в БД;
- – выполнение несложных расчетов;
- – вывод отчетов на печать;
- – редактирование БД.
- Информационная система = БД + СУБД
- Основные понятия и определения
- Классификация информационных систем по архитектуре (степени распределенности):
- – настольные (desktop) или локальные –
- все компоненты на одном компьютере;
- – распределенные:
- а) файл-серверные –
- БД на файловом сервере, а СУБД и клиентские приложения на рабочих станциях
- б) клиент-серверные –
- БД и СУБД на сервере, а клиентские приложения на рабочих станциях
- Основные понятия и определения
- Классификация информационных систем по архитектуре (степени распределенности):
- – настольные (desktop) или локальные –
- все компоненты на одном компьютере;
- БД
- СУБД
- клиентские приложения
- Локальный ПК
- Основные понятия и определения
- Классификация информационных систем по архитектуре (степени распределенности):
- файл-серверные –
- БД на файловом сервере, СУБД и клиентские приложения на рабочих станциях
- БД
- СУБД
- клиентские приложения
- Рабочая станция
- Сервер
- Основные понятия и определения
- Классификация информационных систем по архитектуре (степени распределенности):
- клиент-серверные –
- БД и СУБД на сервере, клиентские приложения на рабочих станциях
- БД
- СУБД
- клиентские приложения
- Рабочая станция
- Сервер
- Основные понятия и определения
- Классификация информационных систем по степени автоматизации:
- автоматизированные –
- автоматизация может быть неполной, требуется постоянное вмешательство персонала
- автоматические –
- автоматизация является полной, вмешательство персонала не требуется или требуется только эпизодически
- Основные понятия и определения
- Классификация информационных систем по характеру обработки данных:
- информационно-справочные или информационно-поисковые –
- нет сложных алгоритмов обработки данных, цель системы – поиск и выдача информации в удобном виде
- ИС обработки данных или решающие ИС –
- данные подвергаются обработке по сложным алгоритмам (например, системы поддержки принятия решений)
- Основные понятия и определения
- Классификация информационных систем по сфере применения:
- – экономическая ИС
- – медицинская ИС
- – географическая ИС
- – …
- Основные понятия и определения
- Классификация информационных систем по охвату задач (масштабности):
- – персональная ИС
- – групповая ИС
- – корпоративная ИС (системы комплексной автоматизации предприятия)
- Архитектура базы данных
- Архитектура базы данных
- Трехуровневая система организации БД (предложена американским комитетом по стандартизации ANSI)
- Архитектура базы данных
- 1. Уровень внешних моделей –
- определяет точку зрения на БД отдельных приложений.
- Каждое приложение видит и обрабатывает только те данные,
- которые необходимы именно этому приложению.
- Архитектура базы данных
- 2. Концептуальный уровень –
- база данных представлена в наиболее общем виде,
- который объединяет данные,
- используемые приложениями, работающими с БД.
- Отражает обобщенную модель предметной области (объектов реального мира), для которой создавалась база данных.
- Отражает только существенные,
- с точки зрения обработки,
- особенности объектов реального мира.
- Архитектура базы данных
- 3. Физический уровень –
- собственно данные,
- расположенные в файлах или в страничных структурах,
- расположенных на внешних носителях информации.
- Архитектура базы данных
- Трехуровневая система организации БД
- позволяет обеспечить
- логическую (между уровнями 1 и 2) независимость и
- физическую (между уровнями 2 и 3) независимость
- при работе с данными.
- Процесс прохождения запроса пользователя
- Процесс прохождения запроса пользователя
- БМД – База Метаданных: информация о структурах данных, логической организации данных, правах доступа и физическом расположении данных.
- Процесс прохождения запроса пользователя
- 1. Пользователь посылает СУБД запрос на получение данных из БД.
- Процесс прохождения запроса пользователя
- 2. Анализ прав пользователя и внешней модели данных.
- Процесс прохождения запроса пользователя
- 3. Если запрет на доступ, то сообщение пользователю (12), иначе СУБД определяет часть концептуальной модели согласно запросу.
- Процесс прохождения запроса пользователя
- 4 и 5. СУБД запрашивают информацию о части концептуальной модели и получает её.
- Процесс прохождения запроса пользователя
- 6 и 7. СУБД запрашивает информацию о местоположении данных на физическом уровне и получает ответ.
- Процесс прохождения запроса пользователя
- 8. СУБД просит ОС предоставить необходимые данные, используя средства ОС.
- Процесс прохождения запроса пользователя
- 9. ОС осуществляет перекачку информации из устройств хранения и пересылает ее в системный буфер.
- Процесс прохождения запроса пользователя
- 10. ОС оповещает СУБД об окончании пересылки.
- Процесс прохождения запроса пользователя
- 11. СУБД выбирает из доставленной информации только то, что нужно пользователю, и пересылает эти данные в рабочую область пользователя.
- Типы баз данных
- Типы баз данных
- Классификация БД по модели данных.
- Примеры:
- – иерархические;
- – сетевые;
- – реляционные;
- – объектные и объектно-ориентированные;
- – объектно-реляционные.
- Типы баз данных
- Классификация БД по среде постоянного хранения:
- – БД во вторичной памяти (традиционные) среда постоянного хранения – периферийная энергонезависимая память (вторичная память), как правило жёсткий диск
- – БД в оперативной памяти все данные в оперативной памяти
- – БД в третичной памяти среда постоянного хранения – отсоединяемое от сервера устройство массового хранения (третичная память), как правило на основе магнитных лент или оптических дисков.
- Типы баз данных
- Классификация БД по содержимому.
- Примеры:
- – географические;
- – исторические;
- – научные;
- – мультимедийные;
- – …
- Типы баз данных
- Классификация БД по форме представляемой информации:
- Примеры:
- – фактографические;
- – документальные;
- – картографические;
- – мультимедийные;
- – …
- Иерархические БД
- Представление – "дерево" (граф), состоящее из объектов различных уровней.
- Иерархические БД
- Время появления – конец 60-х - начало 70-х гг. XX века.
- Первые СУБД использовали иерархическую модель данных.
- Известные примеры:
- – Information Management System (IMS) фирмы IBM. Первая версия – 1968 г.;
- – иерархические файловые системы;
- – Реестр Windows.
- Иерархические БД
- Отношения
- предка (объект более близкий к корню)
- к потомку (объект более низкого уровня)
- Иерархические БД
- Иерархические БД
- Основные понятия:
- – поле – минимальная единица данных;
- – сегмент (узел) – совокупность полей, являющаяся единицей обмена между БД и прикладной программой.
- Исходные (родитель) и порожденные (потомки) сегменты.
- Иерархические БД
- Преимущества:
- – простота модели – иерархия напоминает генеалогическое дерево;
- – использование отношений предок/потомок (или часть/целое, причина/следствие)
- – быстродействие – отношения реализованы в виде физических указателей, быстрое перемещение
- Сетевые БД
- Сетевая БД (модель CODASYL) – набор узлов, в которых каждый узел может быть связан с каждым.
- Основные понятия сетевой модели базы данных:
- – уровень, элемент (узел), связь.
- Сетевые БД
- Преимущества:
- – гибкость – множественные отношения предок-потомок, структура сложнее обычной иерархии.
- – стандартизованность – соответствие стандарту CODASYL.
- – быстродействие – сравнимо с иерархическими БД.
- Недостаток:
- – жесткость БД, наборы отношений и структуру записей приходится задавать заранее. Изменение структуры – перестройка всей БД.
- Реляционные БД
- 1970 г. Эдгар Кодд – «A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks» – первая работа по реляционной модели данных.
- Англ. relation – отношение.
- Реляционная база данных – это набор простых таблиц, между которыми установлены связи (отношения) с помощью числовых кодов.
- Реляционные БД
- Организация данных в виде двумерных таблиц.
- Каждая таблица – двумерный массив:
- – элемент таблицы – один элемент данных;
- – все ячейки в столбце таблицы однородные;
- – каждый столбец имеет уникальное имя;
- – одинаковые строки в таблице отсутствуют;
- – порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.
- Реляционные БД
- Базовые понятия:
- – отношение – фундаментальное понятие реляционной модели данных.
- Отношение имеет простую графическую интерпретацию, можно представить в виде таблицы.
- – атрибут – поле (столбец) в таблице;
- – домен – область значений каждого атрибута.
- – кортеж, экземпляр отношения – запись (строка) в таблице;
- – первичный ключ – один из потенциальных ключей отношения, выбранный в качестве основного ключа (или ключа по умолчанию): простой – состоит из единственного атрибута; составной – состоит из двух или более атрибутов.
- Реляционные БД
|
|
|
|
|
|
|
|
- Строки
- Материал
- Сталь
- Пластмасса
- Стекло
- Алюминий
- домен
- первичный ключ
- имя таблицы
- Деталь
- имя столбца
- Таблица (отношение) реляционной модели данных
- Реляционные БД
|
|
|
|
|
|
|
|
- Сотрудник
- внешний ключ
- Взаимосвязь таблиц базы данных
|
|
|
|
|
|
|
|
- Руководитель
- первичный ключ
- Реляционные БД
- Нормализация базы данных – разработка такой структуры БД, в которой нет избыточных данных и связей.
- 1. Любое поле должно быть неделимым.
- 2. Не должно быть полей, которые обозначают различные виды одного и того же, например, товаров.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- Типы связей между объектами в базе данных
- Типы связей
- В каждой таблице должны храниться данные только об одном классе объектов!
- Разные классы – в разные таблицы!
- Связь между таблицами осуществляется с помощью общих полей.
- Типы связей
- 1. Один-к-одному (1:1)
- 2. Один-ко-многим (1:М)
- 3. Многие-ко-многим (М:М).
- Типы связей
- Один-к-одному (1:1)
- Используется редко, в случаях, когда часть информации об объекте либо редко используется, либо является конфиденциальной.
- Типы связей
- "Один-ко-многим" (1:М)
- Наиболее распространенный тип связей.
- Пример: информация о студентах и результатах сдачи ими экзаменов.
- Типы связей
- "Многие-ко-многим" (М:М)
- Для реализации такая связь разбивается на две связи типа один-ко многим.
- Язык SQL.
- Формирование запросов к базе данных
- История развития SQL
- SQL (Structured Query Language) –
- Структурированный Язык Запросов –
- стандартный язык запросов по работе с реляционными БД.
- Прототип разработан в конце 70-х годов в компании IBM Research.
- Первый международный стандарт языка SQL был принят в 1989 г. (SQL1)
- SQL2 – в конце 1992 г.
- SQL3 – 1999 г.
- История развития SQL
- SQL
- – не относится к традиционным языкам программирования;
- – не содержит традиционные операторы, управляющие ходом выполнения программы, операторы описания типов и т. д.;
- – содержит только набор стандартных операторов доступа к данным, хранящимся в базе данных;
- – операторы SQL встраиваются в базовый язык программирования.
- Основные операторы языка SQL
- SELECT – выбрать строку (группу строк) из таблицы базы данных;
- INSERT – добавить строку (группу) в таблицу базы данных;
- UPDATE – изменить строку (группу) таблицы БД;
- DELETE – удалить строку (группу) из таблицы БД.
- Основные операторы языка SQL
- Примеры запросов:
- Определить количество деталей на складе для всех типов деталей.
- SELECT Название_детали, Количество
- FROM Деталь .
- Какие детали, изготовленные из стали, хранятся на складе?
- SELECT *
- FROM Деталь
- WHERE Материал = 'Сталь' .
- Основные операторы языка SQL
- Примеры запросов:
- Определить название и количество деталей на складе, которые изготовлены из пластмассы и весят менее 5 килограммов.
- SELECT Название_детали, Количество
- FROM Деталь
- WHERE Материал = 'Пластмасса'
- AND Вес < 5 .
Информатика - еще материалы к урокам:
- Презентация "Анализ методов информационной безопасности настройки СУБД Oracle"
- Презентация "Постреляционные базы данных. Возможности и перспективы"
- Презентация "Безопасность систем баз данных. Модели безопасности"
- Презентация "Теорико-графовые модели данных"
- Презентация "Информатика MS Access"
- Презентация "Базы данных. Управление данными"
