Базы данных реального времени

Реферат

Системы баз данных сегодня являются основой построения большинства информационных систем и используются при автоматизации практически всех сфер человеческой деятельности. Например, доступ к базе данных необходим при работе с библиотечной информационной системой, содержащей сведения обо всех книгах, имеющихся в библиотеке, ее читателях, заявках на бронирование книг и т.д. В ней обычно содержатся средства, позволяющие читателям находить нужную им книгу по названию, фамилиям авторов или указанной тематике. С помощью такого рода систем организуется учет движения книг, другие операции, необходимые в библиотечной деятельности.

В ВУЗе могут существовать базы данных с информацией о студентах, профессорско-преподавательском составе, факультетах и кафедрах, др. данные, необходимые для функционирования так называемых комплексных информационно-аналитических систем и их подсистем (учета кадров, бухгалтерской, документооборота, информационного обеспечения учебной деятельности и т.п.).

Базы данных по народонаселению содержат сведения о жителях города, региона и т.п., необходимые для функционирования систем налогообложения, здравоохранения, образования, социальной защиты, др.

1. История развития баз данных

История развития баз данных уходит корнями в 1960-е годы. В те времена информация собиралась и хранилась в файлах. Каждый файл содержал определенные сведения и для охвата всей предметной области требовалось несколько файлов. Например, сведения о товарах хранились в одном файле, а сведения о клиентах – в другом. Информация о приобретении определенных товаров определенными клиентами – в третьем. Такая организация данных вносила свои сложности:

  • представление данных в каждом файле было различным;

  • необходимо было согласовывать данные в разных файлах для обеспечения непротиворечивости информации;

  • необходимо было выбрать какие данные и в каком виде будут фигурировать в таких файлах, как файл приобретений товаров в примере;

  • сложность разработки приложений и их обновления при изменении данных.

    6 стр., 2600 слов

    Раздел «Физиология сенсорных систем»

    ... Обонятельные рецепторы. Кодирование информации в обонятельной системе.  роль хеморецепция играет в жизни человека, предоставляя ему жизненно необходимую информацию о качестве окружающей и ... провод и центр отделе кодируется номером канала! Физиологическая роль сенсорных систем, обеспечивающих хеморецепцию: обоняние, вкус, вицероцепция. Обонятельный анализатор. Строение обонятельного эпителия. ...

  • Ситуация требовала улучшения и множество специалистов усердно работали над созданием чего-то более удобного в использовании. В начале 1970-х годов, спустя примерно 10 лет, ситуация начала улучшаться и появились первые базы данных.

В 1970 году Э. Ф. Кодд опубликовал статью, которая послужила основой для создания реляционной модели данных. Приемущество такой модели хранения данных заключается в минимальном дублировании данных и исключении некоторых типов ошибок, свойственных другим моделям. Согласно этой модели, данные хранятся в виде таблиц со столбцами и строками. Не все виды таблиц приемлемы для реляционной модели и нежелательные таблицы могут быть нормализованы для удовлетворения требованиям реляционной модели. В процессе нормализации таблица как-правило разбиваются на две или несколько более приемлемых таблиц.

В 1979 году небольшая компания Ashton-Tate выпустила продукт для микрокомпьютеров под названием dBase-II, назвав его реляционной СУБД. Благодаря успешной тактике, компании удалось распространить более 100 000 копий продукта среди пользователей компьютеров Osborne. Многие из пользователей компьютеров создавали программы для них и вскоре dBase стала очень популярной СУБД. В последствии Ashton-Tate была приобретена фирмой Borland. На самом деле продукт dBase не являлся реляционной СУБД, а представлял из себя язык программирования с расширенными функциями для обработки файлов. Пока развивалась dBase, другие производители начали перенос на микрокомпьютеры своих коммерческих СУБД для больших ЭВМ. Примерами таких СУБД являются Oracle, Ingress и Focus. Перенос СУБД на микрокомпьютеры послужил причиной улучшения пользовательского интерфейса, что повлекло за собой увеличение числа микрокомпьютеров, работающих с базами данных.

В середине 1980-х годов пользователи начали объединять свои компьютеры в локальные сети, что привело к возникновению клиент-серверной модели, а так же модели с совместным использованием файлов. Сеть позволяла совместно использовать дорогие принтеры и дисковые накопители большой емкости. В перспективе же пользователи хотели совместного использования их баз данных, что стимулировало развитие многопользовательских приложений баз данных для локальных сетей. Поскольку многопользовательская обработка данных в локальной сети отличается от многопользовательской обработки данных на мейнфрейме наличием нескольких вычислителей, возникали дополнительные сложности по координации действий вычислителей. Так появилась клиент-серверная архитектура обработки данных. Существует и более простая, но менее надежная архитектура, снованная на совместном использовании файлов.

В наши дни активно развиваются web-приложения баз данных, а так же базы данных с использованием Internet-технологий. Web-приложения баз данных делают данные доступными через обозреватель пользователя, в то время как базы данных с использованием Internet-технологий просто используют клиентские обозреватели и технологии типа XML и DHTML для работы с базой данных, не публикуя данные через Internet.

24 стр., 11877 слов

Системы управления базами данных

... системам на уровне СУБД позволяет избегать повторения одной и той же работы при разработке программ. Системы управления базами данных обладают следующими функциями: Управление данными во внешней памяти Управление данными ... баз данных, и результаты теоретических исследований активно внедряются в коммерческие СУБД. Появляются первые языки высокого уровня для работы с реляционной моделью данных. ...

Существует еще две технологии баз данных, которые являются возможными, но пока не реализованы. Это объектно-ориентированные базы данных и распределенные базы данных. Распределенные базы данных представляют собой базу данных организации, распределенную по нескольким компьютерам локальной сети организации. Благодаря такой архитектуре возможно более гибкое разделение нагрузки по отделам предприятия, но реализация такой системой связана с радом проблем, некоторые из которых не решены до сих пор. Объектно-ориентированные базы данных позиционируются как средство для хранения структур данных, используемых

в объектно-ориентированном программировании. Поскольку объекты на порядок сложнее структур, то и реализация баз данных будет довольно сложной. Плюс ко всему, развитие объектно-ориентированных баз данных сдерживается наличием огромного количества реляционных БД, в которых хранятся огромные массивы информации.

Существуют различные определения базы данных. Обычно они либо неполны, либо слишком громоздки. Дадим простое определение, расширяя его по мере появления новых понятий.

Базой данных (БД) называют совокупность взаимосвязанных данных на машинных носителях, предназначенных для использования в интерактивном (диалоговом) режиме доступа и в программных приложениях. Обычно БД создается для хранения и доступа к данным из некоторой предметной области, то есть представляет собой информационную модель класса объектов.

Система управления базой данных (СУБД) – это языковые и программные средства для организации, пополнения, модификации и использования БД. Различают универсальные и специализированные СУБД. Универсальные СУБД являются системами широкого профиля и не имеют четко очереченных границ применения, а специализированные создаются для БД конкретного назначения: банковских, бухгалтерских и т. д. Специализированные СУБД в наибольшей степени учитывают специфику предметной области, что отражается в интерфейсе и процедурах обработки информации.

Выделяют класс промышленных или коммерческих СУБД как систем, разработанных профессиональными компаниями в области создания программного обеспечения, апробированных на практике и тиражируемых на некоторых коммерческих условиях. Промышленные СУБД относительно дешевы, достаточно надежны и документированы. Обычно их появлению предшествуют опытные разработки, пробные версии, предварительные публикации и т.п.

2. Начальные понятия. Этапы

Администратором БД называют человека или группу лиц, ответственных за обслуживание БД. Администратор распределяет права доступа к информации, вносит изменения в структуру БД, отвечает за сохранность данных и их восстановление в случае сбоев, модернизирует программное обеспечение по мере появления новых версий. Администратор должен обладать квалификацией системного программиста и в то же время четко представлять проблемы пользователей.

Физическое описание данных это способы представление информации на машинных носителях.

7 стр., 3173 слов

Персональные данные как информация ограниченного доступа

... сведений конфиденциального характера могут быть: государство, юридические лица (организации), физические лица (граждане). Как информация ограниченного доступа, персональные данные относятся к категории конфиденциальных сведений, что определено не только в Законе об ...

Логическое описание данных это представление информации с точки зрения пользователя.

Логическое представление данных не всегда строго соответствует физическому. Например, пользователь представляет файл как нечто целое и неделимое, однако на внешних носителях файл может представляться фрагментировано, по кластерам. Более того, некоторые поля, такие как тексты неопределенной длины или изображения, могут физически размещаться в других файлах.

Физическая независимость данных – возможность изменения физического размещения данных без изменения их логической структуры и прикладных программ.

Логическая независимость данных – возможность изменения логической структуры данных (добавление новых полей, изменение порядка полей и их размерости) с сохранением работоспособности приложений, использующих прежнее представление.

Например, физическая независимость данных поддерживается обычно средствами операционной системы. Логическая независимость данных не обеспечивается в приложениях на Паскале и С.

Концепция БД сложилась в конце 60-х годов прошлого столетия и с тех пор постоянно развивалась. Известный специалист в области БД Д. Мартин рассматривает несколько этапов в развитии технологии обработки данных.

Первый этап

  • информация преимущественно хранится в последовательных файлах на магнитных лентах;

  • физическая структура данных строго соответствует логической;

  • в качестве архива хранятся несколько копий файлов;

  • файлы предназначены для единственной программы;

  • программист планирует не только логическую, но и физическую организацию данных;

  • при изменении физической или логической организации данных программа должна перерабатываться.

Недостатки первого этапа очевидны. Привязка файлов к одной программе приводит к многократному дублированию и противоречивости информации в разных приложениях. Трудоемкость разработки программ увеличивается, поскольку каждый программист должен предусматривать процедуры доступа к данным и их модификации. Даже при незначительных изменениях структуры данных прикладные программы должны корректироваться.

Второй этап

  • появились внешние устройства прямого доступа, позволившие осуществить произвольный доступ к записям (прямой, индексно-последовательный);

  • вошли в употребление процедуры поиска записи по ключевому полю (обычно одному);

  • стало возможным переносить файлы на другие внешние устройства без изменения прикладных программ, что обычно обеспечивалось средствами языка управления данными соответствующей операционной системы.

    36 стр., 17812 слов

    Организация удаленного доступа к распределенным базам данных

    ... информационной системы, механизма репликации данных, средств удаленного доступа и удаленного администрирования системы, структуры БД, а также некоторых компонентов клиентской части системы (справочной службы и картотеки абонентов). 1.1 Основные понятия теории реляционных баз данных ...

Несмотря на очевидный прогресс, сохранились многие недостатки первого этапа.

Третий этап

Именно на этом этапе появились первые СУБД. Прежде всего развивались теория и практика построения иерархических и сетевых СУБД. В этих моделях связи данных описываются с помощью деревьев и графов общего вида.

Четвертый этап

  • логическая и физическая независимость данных;

  • удобство развтия БД;

  • безопасность, секретность, целостность данных;

  • поиск информации по различным запросам;

  • языковые средства для администратора, прикладного программиста, пользователя-непрофессионала.

Безопасность, секретность и целостность данных – понятия близкие, но, тем не менее, различные. Под безопасностью понимают защиту данных от неавторизованной модификации помимо администратора СУБД. Секретность в общем случае означает запрет доступа к некоторой информации определенных пользователей. Наконец, целостность данных – это в первую очередь их непротиворечивость. Нарушения целостности возможны в случаях некорректной работы пользователей и сбоев оборудования.

С начала 70-х годов после публикаций Э. Кодда начались активные исследования реляционной модели данных. Основу реляционной СУБД составляют таблицы. Вплоть до 80-х годов реляционные СУБД считались перспективными, но трудными для реализации.

Опыт использования первых СУБД позволил выделить такие важные требования к ним, как:

  • естественное представление различных структур данных;

  • производительность;

  • минимальные затраты на создание и поддержку БД;

  • разнообразие возможностей поиска, в том числе незапланированных заранее;

  • простота и дружественность;

  • наличие непроцедурных языков пользователя (что получить, а не как).

Таким образом, к концу 70-х годов сформировались основные концепции СУБД, в соответствии с которыми были созданы первые промышленные СУБД. Они были в основном ориентированы не на рядовых пользователей, а на программистов достаточно высокой квалификации.

Новый этап в развитии СУБД наступил при появлениии персональных компьютеров. На этом этапе на передний план вышли такие особенности СУБД, как:

23 стр., 11127 слов

Создание структуры базы данных библиотеки

... была написана данная курсовая работа. Цель работы: Формирование структуры БД библиотеки. 1. ГЛАВНЫЕ ПОНЯТИЯ 1.1 Понятие о базе данных В методической литературе присутствует понятие о БД, как ... будущей БД, начинается создание ее структуры, т. е. устанавливаются связи между элементами. Детально остановимся на данном ниже, а сейчас отметим, что как правило СУБД поддерживает структуру только какого-то ...

  • дружественность и удобство работы пользователя (развитые диалоги, меню, оконный интерфейс, контекстная помощь);

  • упрощение громоздких схем СУБД за счет частичной реализации ряда свойств;

  • почти полный переход на реляционные СУБД;

  • ориентация не только на программиста, но и на пользователя-непрофессионала;

  • наличие средств автоматизации программирования в виде генераторов форм, меню, отчетов, запросов.

Новые СУБД распространялись вместе с персональными компьютерами ограмными тиражами. Так для СУБД dBase III Plus компании Ashton-Tate в 1986 году было зарегистрировано более 2 миллионов продаж. Вообще, СУБД линии dBase оказались одними из самых популярных. Язык программирования xBase, лежащий в их основе, стал классикой жанра. Не случайно ряд СУБД также использовали диалекты этого языка. В России особо популярными стали СУБД FoxBase+ и впоследствии FoxPro компании Fox Software, обладающие новыми возможностями по сравнению с dBase и непритязательные к техническим характеристикам компьютера. Позднее компания Fox Software была поглощена компанией MicroSoft, и соответствующие продукты выходили уже под ее маркой. Распространение получили такие СУБД как Paradox фирмы Borland, Access фирмы MicroSoft, сетевая СУБД dB Vista фирмы Raima Incorporation и многие другие. В России появились русифицированные версии некоторых из этих продуктов.

Дальнейший этап развития СУБД связан с возрастанием информационных потребностей и развитием сетевых технологий. Естественно, с усложнением архитектуры потребовались новые теоретические исследования, во много раз усложнилось и программное обеспечение.

Сначала получили распространение сетевые СУБД файл-серверной архитектуры. База данных в локальной сети централизованно хранится на специально выделенном компьютере, называемом файл-сервером. На клиентских местах устанавливаются копии СУБД. Необходимые данные запрашиваются по сети. В случае изменения БД корректирующая информация также отправляется по сети. При интенсивной работе с данными пропускная способность сети может оказаться недостаточной.

Клиент-серверные СУБД снижают трафик в сети. Клиент отправляет запрос к БД, который обрабатывается на сервере, возвращая полученный результат. Клиент-серверные СУБД могут масштабироваться до сотен и тысяч рабочих мест. Всеобщее распространение, подкрепленное стандартами, получил язык запросов SQL (Structured Query Language).

Запрос к серверу формируется, как правило, на языке SQL, поэтому клиент-серверные СУБД стали называть SQL-серверами. Наиболее широко известны такие SQL-сервера как SQL Server, DB2, Oracle, Informix, Ingres, InterBase, MySQL.

Наконец, появились трехзвенные СУБД, в которых используется промежуточное звено – сервер приложений, являющийся посредником между клиентом и сервером БД. Сервер приложений призван полностью избавить клиента от забот по управлению данными. В результате получается “облегченный” клиент, не требующий больших ресурсов.

11 стр., 5101 слов

Обмен данными в приложениях OC Windows

... приложениями и документами. Роль данных могут играть фрагмент текста или весь текст, рисунок, таблица и т. п. Буфер обмена — это простейшее, но очень эффективное средство интеграции при­ложений. В ... импорт и экс­порт данных, динамический обмен данными (DDE — Dy­namic Data Exchange). Экспорт-Импорт данных. ... сохраняется в буфере до окончания сеанса работы Windows. Запуск и завершение программ сами ...

Одной из тенденций развития современных информационных технологий является распределенный характер информации. Данные находятся на компьютерах различных моделей, функционирующих под управлением различных операционных систем, а доступ к данным осуществляется разнородным программным обеспечением. Сами компьютеры территориально удалены друг от друга. Активно развивающиеся распределенные СУБД могут содержать сотни серверов БД и работать на предприятиях государственного масштаба. Интерес к распределенным СУБД в большой степени связан со стремительным развитием Интернета.

Основную часть рынка в настоящее время занимают реляционные СУБД. Вместе с тем многие приложения, такие как системы автоматизированного проектирования и управления, геоинформационные системы, системы хранения и поиска документов, системы мультимедиа и гипермедиа требуют более сложно организованных данных, которые не представимы в виде плоских таблиц. В связи с этим ведутся активные исследования и разработки в области создания объектно-ориентированных СУБД. Промежуточную позицию занимают объектно-реляционные СУБД, в которых прежние характеристики пытаются усилить новыми возможностями.

Заключение

Хотя обработка баз данных всегда была важной темой, популярность Интернета сделала ее еще и одной из самых нужных специальностей. Навыки, которые вы разовьете, и знания, которые вы приобретете, будут чрезвычайно востребованы. Цель базы данных — помочь людям и организациям вести учет различных вещей. Хотя для этой цели можно использовать списки, они вызывают множество проблем. Их сложно изменять без возникновения несоответствий, удаления из списков могут иметь непредвиденные последствия, а неполные данные трудно записывать. Кроме того, вводя данные, легко вызвать их противоречивость. Наконец, различные части организации хотят поддерживать некоторые данные совместно, а некоторые — исключительным образом. Это трудно организовать при использовании списков.

Базы данных состоят из групп реляционных таблиц. В большинстве случаев каждая таблица содержит данные по определенной теме. Поддержка данных таким образом решает все проблемы, перечисленные для списков. Связи в таблицах представляются разными способами. В этой главе связи представлялись путем присвоения каждой строке уникального идентификатора и использования этого идентификатора для связи строки одной таблицы со строкой другой таблицы. Для представления связей использовались и внешние ключи. Таблицы можно создавать с помощью языка SQL, который является промышленным стандартом для обработки таблиц.

13 стр., 6029 слов

Администрирование баз данных

... анализе создания и администрирование баз данных. Объектом исследования выступают базы данных. Предмет исследования: система управления базой данных (СУБД). 1 Понятие базы данных Под базой данных (БД) понимают хранилище структурированных данных, при этом данные должны быть непротиворечивы, ...

Система базы данных состоит из четырех основных элементов: пользователи, приложения базы данных, СУБД и сама база данных. Пользователи применяют базу данных для решения своих задач. Приложения производят формы, запросы и отчеты, выполняют логику приложения и управляют обработкой базы. СУБД создает, обрабатывает и администрирует базу данных. База данных — это самодокументированное собрание интегрированных записей. Она содержит пользовательские данные, метаданные, индексы, хранимые процедуры, триггеры и метаданные приложения. Хранимая процедура — это программа, которая обрабатывает участок базы данных и хранится в базе данных. Триггер — это процедура, которая вызывается при наступлении определенного события. На рис. 1.6 показаны функции компонентов базы данных.

Технология баз данных может использоваться в широком спектре приложений. Некоторые базы данных используются одним человеком, другие — группой людей, а третьи — большими организациями. В табл. 1.2 показаны некоторые характеристики этих разных типов баз данных.

Подобно всем информационным системам, системы баз данных разрабатываются в течение трех фаз: формулирования требований, проектирования и реализации. Во время фазы формулирования требований разрабатывается модель данных, или логическое представление структуры базы данных. Модели данных важны, потому что от них зависит проектирование базы данных и приложения. Диаграмма сущность—связь — средство, используемое для представления модели данных.

Модель данных преобразуется в таблицы и связи на фазе проектирования. Также проектируются индексы, ограничения, хранимые процедуры и триггеры. Диаграммы структур данных иногда используются для таблиц документов и их связей. Во время фазы реализации создаются таблицы, связи и ограничения, пишутся хранимые процедуры и триггеры, база данных заполняется данными и тестируется. Сегодня таблицы и связанные с ними конструкции создаются с помощью SQL или графических средств, являющихся частью СУБД.

Список использованных источников

[Электронный ресурс]//URL: https://liarte.ru/referat/bazyi-dannyih-realnogo-vremeni/

1. Электронный ресурс –

2. Электронный ресурс – http://citforum.ru/database/articles/temporal/

3. Электронный ресурс – http://www.sql.ru/articles/mssql/2006/031701iintroductionindatabases.shtml