Презентация "Реляционные системы управления базами данных. Основные концепции"

Реляционные системы управления базами данных

• Основные концепции.

Основные функции СУБД

• Прикладное программное обеспечение

• Система управления базами данных

• База данных

• ППО, пользователи

• Операционная система

• «железо»

• Обеспечение доступа ППО к базе данных
• Управление базой данных

СУБД

• Программные составляющие СУБД включают в себя ядро и сервисные средства (утилиты).
• Ядро СУБД – это набор программных модулей, необходимый и достаточный для создания и поддержания БД, то есть универсальная часть, решающая стандартные задачи по информационному обслуживанию пользователей.
• Сервисные программы предоставляют пользователям ряд дополнительных возможностей и услуг, зависящих от описываемой предметной области и потребностей конкретного пользователя.

• Системой управления базами данных называют программную систему, предназначенную для создания на ЭВМ общей базы данных для множества приложений, поддержания её в актуальном состоянии и обеспечения эффективного доступа пользователей к содержащимся в ней данным в рамках предоставленных им полномочий.

Классификация СУБД

• По степени универсальности СУБД делят на два класса:
• СУБД общего назначения (СУБД ОН)
• специализированные СУБД (СпСУБД).

• Специализированные СУБД создаются в тех случаях, когда ни одна из существующих СУБД общего назначения не может удовлетворительно решить задачи, стоящие перед разработчиками. Причин может быть несколько:
• не достигается требуемого быстродействия обработки данных;
• необходима работа СУБД в условиях жёстких аппаратных ограничений;
• требуется поддержка специфических функций обработки данных.
• СпСУБД предназначены для решения конкретной задачи.
• Создание СпСУБД – дело весьма трудоёмкое.

Классификация СУБД

• По методам организации хранения и обработки данных СУБД делят на
• Централизованные
• Распределённые.
• Первые работают с БД, которая физически хранится в одном месте (на одном компьютере). Большинство централизованных СУБД перекладывает задачу организации удалённого доступа к данным на сетевое обеспечение, выполняя только свои стандартные функции.
• По модели данных различают иерархические, сетевые, реляционные, объектно-реляционные и объектно-ориентированные СУБД.

Требования к реляционным СУБД (по Кодду)

• Явное представление данных (The Information Rule). Информация должна быть представлена в виде данных, хранящихся в ячейках. Данные, хранящиеся в ячейках, должны быть атомарны. Порядок строк в реляционной таблице не должен влиять на смысл данных.
• Гарантированный доступ к данным (Guaranteed Access Rule). К каждому элементу данных должен быть гарантирован доступ с помощью комбинации имени таблицы, первичного ключа строки и имени столбца.
• Полная обработка неизвестных значений (Systematic Treatment of Null Values). Неизвестные значения (NULL), отличные от любого известного значения, должны поддерживаться для всех типов данных при выполнении любых операций.

Требования к реляционным СУБД (по Кодду)

• Доступ к словарю данных в терминах реляционной модели (Dynamic On-Line Catalog Based on the Relational Model). Словарь данных должен сохраняться в форме реляционных таблиц, и СУБД должна поддерживать доступ к нему при помощи стандартных языковых средств.
• Полнота подмножества языка (Comprehensive Data Sublanguage Rule). Система управления реляционными базами данных должна поддерживать единственный язык запросов, который позволяет выполнять все операции работы к данным:
• операции определения данных,
• операции манипулирования данными,
• управление доступом к данным,
• управление транзакциями.

Требования к реляционным СУБД (по Кодду)

• Поддержка обновляемых представлений (View Updating Rule). Обновляемое представление должно поддерживать все операции манипулирования данными, которые поддерживают реляционные таблицы: операции выборки, вставки, модификации и удаления данных.
• Наличие высокоуровневых операций управления данными (High-Level Insert, Update, and Delete). Операции вставки, модификации и удаления данных должны поддерживаться не только по отношению к одной строке реляционной таблицы, но по отношению к любому множеству строк.

Требования к реляционным СУБД (по Кодду)

• Физическая независимость данных (Physical Data Independence). Приложения не должны зависеть от используемых способов хранения данных на носителях, от аппаратного обеспечения компьютеров, на которых находится реляционная база данных.
• Логическая независимость данных (Logical Data Independence). Представление данных в приложении не должно зависеть от структуры реляционных таблиц.

Требования к реляционным СУБД (по Кодду)

• Независимость контроля целостности (Integrity Independence). Вся информация, необходимая для поддержания целостности, должна находиться в словаре данных. СУБД должна выполнять проверку заданных ограничений целостности и автоматически поддерживать целостность данных.
• Независимость от распределенности (Distribution Independence). База данных может быть распределенной, может находиться на нескольких компьютерах, и это не должно оказывать влияние на приложения.
• Согласование языковых уровней (Non-Subversion Rule). Не должно быть иного средства доступа к данным, отличного от стандартного языка работы с данными. Если используется низкоуровневый язык доступа к данным, он не должен игнорировать правила безопасности и целостности, которые поддерживаются языком более высокого уровня.

Основные функции реляционной СУБД

• Поддержка многопользовательского доступа.
• Обеспечение физической целостности данных.
• Управление доступом.
• Настройка РСУБД.
• подключение внешних приложений к БД;
• модификация параметров организации среды хранения;
• изменение структуры хранимых данных или их размещения в среде хранения (реорганизация БД);
• модификацию концептуальной схемы данных (реструктуризация БД).

Требования к составу и функциям СУБД

• Хранение, извлечение и обновление данных.
• Каталог (ССД), доступный конечным пользователям.
• Поддержка транзакций.
• Служба управления параллельной работой.
• Службы восстановления.
• Службы контроля доступа к данным.
• Службы поддержки целостности данных.
• Службы поддержки независимости от данных.
• Вспомогательные службы.

Администрирование базы данных

• В задачи администратора входит выполнение нескольких групп функций:
• 1. Администрирование предметной области
• 2. Администрирование БД:
• - изменения в структуре хранимых данных
• - изменения способов размещения данных в памяти
• - изменения используемых методов доступа к данным
• 3. Администрирование приложений
• 4. Администрирование безопасности данных

Вспомогательные службы

• Обычно предназначены для оказания помощи АБД в эффективном администрировании базы данных.
• Некоторые примеры подобных утилит.
• Утилиты импортирования.
• Средства мониторинга.
• Программы статистического анализа.
• Инструменты реорганизации индексов.
• Инструменты сборки мусора и перераспределения памяти для физического устранения удаленных записей с запоминающих устройств, объединения освобожденного пространства и перераспределения памяти по мере необходимости.

Преимущества наличия ССД

• Информация о данных может быть централизованно собрана и сохранена.
• Можно определить смысл данных.
• Упрощается общение.
• В системном каталоге также могут быть указаны один или несколько пользователей.
• Благодаря централизованному хранению избыточность и противоречивость описания отдельных элементов данных могут быть легко обнаружены.
• Внесенные в базу данных изменения могут быть запротоколированы.
• Последствия любых изменений могут быть определены еще до их внесения.
• Меры обеспечения безопасности могут быть дополнительно усилены.
• Появляются новые возможности организации поддержки целостности данных.
• Может выполняться аудит хранимой информации.

Основные компоненты СУБД Основные программные компоненты СУБД

• Процессор запросов.
• Диспетчер базы данных.
• Диспетчер файлов.

Основные программные компоненты СУБД

• Препроцессор языка DML.
• Компилятор языка DDL.
• Диспетчер словаря.
• Модуль контроля прав доступа.
• Процессор команд.
• Средства контроля целостности.
• Оптимизатор запросов.

Основные программные компоненты СУБД

• Диспетчер транзакций.
• Планировщик.
• Диспетчер восстановления.
• Диспетчер буферов.
• Архитектура MTS

Лекция.

• MS Access: запросы, формы, отчеты, макросы.

• Запрос — это объект базы данных, являющийся основным инструментом выборки, обновления и обработки данных в таблицах базы данных.
• Запрос на выборку позволяет сформировать пользовательское представление о данных. Результат выполнения запроса на выборку — это новая, чаще всего временная, таблица, которая существует до закрытия запроса. Записи формируются путем объединения записей таблиц, участвующих в запросе. Условия отбора, сформулированные в запросе, позволяют фильтровать записи, составляющие результат объединения таблиц.
• Простейшие запросы могут быть созданы с помощью мастера. Любой запрос можно создать в режиме конструктора.

• Мастер запросов

• Конструктор запросов

• Назначение и виды запросов
• Запрос позволяет выбрать необходимые данные из одной или нескольких взаимосвязанных таблиц, произвести вычисления и получить результат в виде виртуальной таблицы.

• С помощью запроса можно выполнить следующие виды обработки данных:
• -сформировать на основе объединения записей взаимосвязанных таблиц новую виртуальную таблицу;
• -включить в результирующую таблицу запроса заданные пользователем поля;
• -выбрать записи, удовлетворяющие условиям отбора;
• -произвести вычисления в каждой из полученных записей;
• -сгруппировать записи, которые имеют одинаковые значения в одном или нескольких полях, в одну запись с одновременным выполнением над другими полями статистических функций;
• -добавить в результирующую таблицу запроса строку итогов;
• -произвести обновление полей в выбранном подмножестве записей;
• -создать новую таблицу базы данных, используя данные из существующих таблиц;

• В Access может быть создано несколько видов запроса:
• -запрос на выборку — выбирает данные из взаимосвязанных таблиц базы данных и таблиц запросов. Результатом является таблица, которая существует до закрытия запроса. На основе такого запроса могут строиться за­просы других видов;
• запрос на создание таблицы — также выбирает данные из взаимосвязанных таблиц и других запросов, но в отличие от запроса на выборку результат сохраняется в новой постоянной таблице базы данных;
• -запросы на обновление, добавление, удаление — являются запросами, в результате выполнения которых изменяются данные в таблицах.
• Для создания запроса может быть использован либо режим конструктора, либо мастер. Если пользователь знаком с созданием инструкций SQL можно создать запрос в режиме SQL.

• Вычисляемые поля
• В запросе для каждой записи могут производиться вычисления с числовыми, строковыми значениями или значениями дат с использованием данных из одного или нескольких полей.
• Результат вычисления образует в таблице запроса новое вычисляемое поле.
• В выражениях вычисляемых полей помимо имен полей могут использоваться константы и функции.
• В результате обработки выражения может получаться только одно значение.

• Групповые операции в запросах. Назначение групповых операций
• Групповые операции позволяют выделить группы записей с одинаковыми значениями в указанных полях и использовать для этих групп одну из статистических функций.
• В Access предусматривается девять статистических функций:
• Sum — сумма значений некоторого поля для группы;
• Avg — среднее от всех значений поля в группе;
• Max, Min — максимальное, минимальное значение поля в группе;
• Count — число значений поля в группе без учета пустых значений;
• StDev – среднеквадратичное отклонение от среднего значения поля в группе.
• Var -дисперсия значений поля в группе;
• First, Last — значение поля из первой или последней записи в группе.
• Результат запроса с использованием групповых операций содержит по одной записи для каждой группы.

• Многотабличные запросы
• Многотабличный запрос часто осуществляет объединение данных, которые на этапе проектирования были разделены им множество объектов в соответствии с требованиями нормализации.
• Разделение на объекты обеспечивает, прежде всего, отсутствие дублируемости данных и базе, повторяются только значения ключевых полей. В результате выполнения запроса формируется таблица с повторяющимися данными, в которой каждая запись собирает необходимые данные из разных объектов — таблиц.
• При проектировании и конструировании запроса важнейшим условием является правильное представление о том, как идет объединение записей таблиц при формировании результата.

• Формы
• Формы являются основой разработки диалоговых приложений пользователя для работы с базой данных. Работая с формой, пользователь может добавлять, удалять и изменять записи таблиц, получать расчетные данные. В процессе работы может осуществляться контроль вводимых данных, могут проверяться ограничения на доступ к данным, выводиться необходимые дополнительные сведения.

• Форма состоит из элементов управления, которые отображают поля таблиц, и графические элементы, не связанные с полями таблиц. Графические элементы управления предназначены, прежде всего, для разработки макета формы: надписей, внедряемых объектов (рисунков, диаграмм), вычисляемых полей, кнопок, выполняющих печать, открывающих другие объекты или задачи.
• Как форма в целом, так и каждый из ее элементов обладает множеством свойств. Посредством их изменения можно настроить внешний вид, размер, местоположение элементов в форме, определить источник данных формы, режим ввода/вывода, привязать к элементу выражение, макрос или программу. Набор свойств доступен в соответствующем окне, где они разбиты на категории, каждая из которых представлена на своей вкладке. Основными вкладками в окне свойств являются:

• Макет — представляет свойства, ориентированные на определение внешнего вида формы или ее элементов;
• Данные— представляет свойства для определения источника данных формы или ее элементов, режима использования формы (только разрешение на изменение, добавление, удаление и т. п.);
• События — событиями называют определенные действия, возникающие при работе с конкретным объектом или элементом: нажатие кнопки мыши, изменение данных, до обновления, после обновления, открытие или закрытие формы и т. д. Они могут быть инициированы пользователем или системой

• Формы в Access могут быть представлены в трех режимах:
• -Режим формы предназначен для ввода, просмотра и корректировки данных таблиц, на которых основана форма.
• -Режим макета обеспечивает просмотр данных почти в таком виде, в каком они отображаются в режиме формы, и в то же время позволяет изменять форму.
• Режим конструктора предназначен для разработки формы с помощью полного набора инструментов, обеспечивающего более детальную проработку структуры формы, использование всех элементов управления.
• Этапы создания интерфейса в Access

• Отчеты
• Новые средства Access 2007 позволяют создать профессионально оформленные отчеты не только с помощью мастера или конструктора, но и в режиме макета. При этом простыми средствами перетаскивания в отчет нужных полей из таблиц базы данных строится запрос — источник записей.
• Чтобы правильно создавать отчеты, необходимо понимать назначение каждого его раздела.
• Назначение каждого из разделов:
• -Заголовок отчета обычно включает эмблему компании, название отчета, дату. Заголовок отображается перед верхним колонтитулом только один раз в начале отчета;
• -Верхний колонтитул отображается вверху каждой страницы и исполь­зуется в случае, когда нужно, чтобы название отчета и другая общая ин­формация повторялись на каждой странице;
• -Заголовок группы (Report Headler) используется при группировке запи­сей отчета для вывода названия группы и однократного отображения полей, по которым производится группировка;

• Назначение каждого из разделов:
• -Область данных (Detail) отображает записи из источника данных, составляющие основное содержание отчета;
• -Примечание группы (Footer) используется для отображения итогов и другой сводной информации по группе в конце каждой группы записей.;
• -Нижний колонтитул применяется для нумерации страниц и отображения другой информации внизу каждой страницы;
• -Примечание отчета служит для отображения итогов и другой сводной информации по всему отчету один раз в конце отчета.

• В Access существуют два представления, в которых можно вносить изменения в отчет: режим макета и режим конструктора.
• Режим макета является наиболее удобным для внесения изменений в отчет, поскольку пользователь сразу видит данные отчета. В этом режиме предусмотрено большинство инструментов, необходимых для его настройки.
• В режиме конструктора отображаются разделы отчета и предусмотрены дополнительные инструменты и возможности разработки.
• Просматривать отчет можно в режимах Представление отчета (Report View), Предварительный просмотр (Print Preview) или Макет (Layout Preview).
• В режиме Представление отчета можно отфильтровать данные для отображения только заданных строк. Режим предварительного просмотра предназначен для просмотра отчета перед печатью. Режим макета позволяет, просматривая данные отчета, изменять его макет.

• Макросы
• Макрос – программа, состоящая из последовательности макрокоманд (макрос от слова "макрокоманда").
• Макрокоманда — это инструкция, ориентированная на выполнение определенного действия над объектами Access и их элементами.
• Макрокоманда ВыполнитьКоманду (RunCommand) позволяет выполнить любую встроенную команду Access, которые выводятся на вкладках ленты или в контекстном меню. Имеющийся в Access набор макрокоманд (более 50) реализует практически любые действия, которые необходимы для решения задачи.
• Макрос может быть наряду с другими объектами представлен как отдельный объект (изолированный макрос), который отображается в области переходов в группе Макросы (Macros). В Access 2007 макрос может быть внедрен в любые события в форме, отчете или элементе управления (внедренный макрос). При этом он не отображается как объект в группе Макросы (Macros), а становится компонентом формы, отчета.
• Макросы могут запускаться на выполнение прямо из области переходов..

• Макросы
• Внедренные макросы выполняются в ответ на многочисленные виды события возникающих в формах, отчетах и их элементах управления. Они наступают при выполнении определенных действий с объектами, к которым относятся прежде всего, действия пользователя. Связь макросов с событиями позволяет автоматизировать приложения, используя макросы для открытия форм, печати отчетов, выполнения последовательности запросов и многого другого. Сохранение внедренных макросов вместе с формами и отчетами упрощает управление объектами приложения.
• Программы на языке макросов реализуют алгоритмы решения отдельных задач приложения.
• Механизм связывания макросов с событиями в объектах позволяет объединить разрозненные задачи приложения в единый комплекс, управляемый пользователем.
• Пользователь, выполняя различные действия в формах, инициирует выполнение макросов, автоматизирующих решение связанных с действиями пользователя задач.

• Конструирование макроса
• Создание макросов осуществляется в диалоговом режиме и сводится к записи в окне макроса последовательности макрокоманд, для которых задаются аргументы.
• Каждому макросу присваивается имя. При выполнении макроса макрокоманды выполняются последовательно в порядке их расположения.
• Имеется возможность изменить порядок выполнения макрокоманд, определяя условия их выполнения.
• Выполнение макросов инициируется простой операцией и может сводиться к его открытию, как это делается и для других объектов базы данных. Помимо этого, Access предоставляет возможность автоматически инициировать выполнение макроса при наступлении некоторого события.