|
|
цукуцп. Ответы к экзамену по БД. 1. История развития баз данных. Перечислить этапы и охарактеризовать их
1. История развития баз данных. Перечислить этапы и охарактеризовать их.
История развития СУБД насчитывает более 40 лет. Впервые в 1968 была введена в эксплуатацию первая промышленная СУБД система IMS фирмы IBM. В 1975 появился первый стандарт ассоциации по языкам систем обработки данных CODASYL. В дальнейшее развитие теории БД большой вклад внёс американский математик Э.Ф.Кодд, который является создателем реляционной модели данных. Этапы развития СУБД:
1 - БД на больших ЭВМ. Этап отмечают появлением впервые языков высокого уровня для работы с реляционными БД при отсутствии стандартов.
2 - появление персональных ЭВМ и появление СУБД для монопольного пользования.
3 - появление распределенных БД. Поддержка многопользовательской работы с бд и возможность децентрализации хранения потребовало развития средств администрирования бд с реализацией средств защиты данных. Разработка ряда стандартов в рамках языков описания и манипулирования данных и технологий по обмену данными между различными СУБД (протокол ODBC).
4 - характеризуется новой технологией доступа к данным Intranet. Отличие этого подхода от технологии клиент-сервер состоит в том, что отпадает необходимость использования специализированного клиентского ПО и для работы с удаленной БД используется стандартный браузер Internet, т.е. обмен осуществляется с использованием протоколов IP.
|
2. Понятие СУБД, БД, реляционные БД и их объектов.
База данных – совокупность взаимосвязанных массивов данных, структурированных специальным образом и относящихся к одной предметной области (с точки зрения разработки). СУБД - это совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и управления данными, а также для совместного использования пользователями, которым разрешён доступ к данным. Функции СУБД: управление данными; управление данными в памяти компьютера; управление транзакциями. Транзакция – последовательность операций над БД, как над единым целым, переводящая её из одного непротиворечивого состояния в другое непротиворечивого состояние (необходимы для поддержания логической целостности БД в многопользовательском режиме). Реляционная БД - совокупность взаимосвязанных таблиц имеющих определенную структуру отражающих конкретные предметные области. Традиционное понятие - в СУБД - в реляционной субд:
1)таблица - файл БД – отношение
2)название таблицы - имя файла БД - схема отношений
3)строка-запись-кортеж
4)столбец-поле-атрибут
5)описание свойств объекта – структура - сущность
6)множество допустимых однородных значений - данные в поле - домен
7)кол-во столбцов - кол-во полей - степень
8)кол-во строк в таблице - кол-во записей - кардинальное число
9)значение данного в ячейке таблицы - значение поля в записи - значение атрибута
10)один или несколько атрибутов - - -ключ
11)средства поиска данных по условию - запросы
12)средства отображения данных и ввода - формы
13)средства печати данных - отчеты
14) средства сортировки данных - индексы.
Банк данных - это система специальным образом организованных данных (БД), программных, технических, языковых и организационно методических средств предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных. Выделяют следующие компоненты: информационная база, лингвистические средства, программные, технические, организационно-административные подсистемы, нормативно-методическое обеспечение.
|
3. Этапы проектирования СУБД.
При разработке БД можно выделить следующие этапы работы.
I этап. Постановка задачи. На этом этапе формируется задание по созданию БД. В нем подробно описывается состав базы, назначение и цели ее создания, а также перечисляется, какие виды работ предполагается осуществлять в этой базе данных. II этап. Анализ объекта. На этом этапе рассматривается, из каких объектов может состоять БД, каковы свойства этих объектов. III этап. Синтез модели.
На этом этапе по проведенному выше анализу необходимо выбрать определенную модель БД. После выбора модели необходимо нарисовать ее схему с указанием связей между таблицами или узлами. IV этап. Выбор способов представления информации и программного инструментария.После создания модели необходимо, в зависимости от выбранного программного продукта, определить форму представления информации:
с использованием форм; без использования форм. Форма – это созданный пользователем графический интерфейс для ввода данных в базу. V этап. Синтез компьютерной модели объекта:
- Запуск СУБД, создание нового файла базы данных или открытие созданной ранее базы.
- Создание исходной таблицы или таблиц: указать имя и тип каждого поля.
- Создание экранных форм.
- Заполнение БД.
VI этап. Работа с созданной базой данных.
|
4. Архитектура БД. (Уровни и их характеристика).
Архитектура БД представляет собой трёхуровневую систему, состоящую из внешнего (логического), концептуального и внутреннего (физического) уровня. Внешний уровень – индивидуальный уровень пользователя, представляющий собой совокупность приложений пользователей, решающих задачи из одной предметной области. Концептуальный уровень – представляет собой описание объектов, их свойств и виды взаимосвязей между объектами, относящимися к данной предметной области, которые описывают какие данные будут храниться в БД и как они между собой будут связаны. Физический уровень – представляет собой БД на физическом носителе, который является ничем иным как файлов или совокупностью взаимосвязанных файлов, относящихся к одной предметной области и расположенных на физическом носителе.
Эта архитектура позволяет обеспечить логическую и физическую независимость при работе с данными. Логическая независимость предполагает возможность изменения одного приложения без конкретных других приложений, работающих с этой же БД. Физическая предполагает возможность переноса хранимой информации с одних носителей на другие, при сохранении работоспособности всех приложений, работающих с данной БД.
|
5. СУБД и ее место в системе программного обеспечения ЭВМ.
СУБД - это совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и управления данными, а также для совместного использования пользователями, которым разрешён доступ к данным. Функции СУБД: управление данными; управление данными в памяти компьютера; управление транзакциями. Транзакция – последовательность операций над БД, как над единым целым, переводящая её из одного непротиворечивого состояния в другое непротиворечивого состояние (необходимы для поддержания логической целостности БД в многопользовательском режиме). Практически любая деятельность связана с манипуляцией данными. Поэтому появилось множество компьютерных систем (СУБД) обслуживающих поступившие запросы. СУБД представляют собой программные комплексы, в задачи которого входит: поддержка надежного хранения БД в ПК; в выполнении преобразовании информации; в выполнении соответствующих вычислений; в предоставлении пользователю удобного и легко осваиваемого интерфейса. Основным назначением СУБД в первую очередь является быстрый поиск нужной информации в текущий момент времени. Существует большое кол-во СУБД основной особенностью которых является наличие средств ввода и хранения не только самих данных, но и описания их структуры.
|
6. Процесс прохождения пользовательского запроса.
1.Пользователь посылает СУБД запрос на получение данных из БД.
2.Анализ прав пользователя и внешней модели данных, соответствующей данному пользователю, подтверждает или запрещает доступ данного пользователя к запрошенным данным.
3.В случае запрета на доступ к данным СУБД сообщает пользователю об этом (стрелка 12) и прекращает дальнейший процесс обработки данных, в противном случае СУБД определяет часть концептуальной модели, которая затрагивается запросом пользователя.
4.СУБД запрашивают информацию о части концептуальной модели.
5.СУБД получает информацию о запрошенной части концептуальной модели.
6.СУБД запрашивает информацию о местоположении данных на физическом уровне (файлы или физические адреса).
7.В СУБД возвращается информация о местоположении данных в терминах операционной системы.
8.СУБД вежливо просит операционную систему предоставить необходимые данные, используя средства операционной системы.
9.Операционная система осуществляет перекачку информации из устройств хранения и пересылает ее в системный буфер.
10.Операционная система оповещает СУБД об окончании пересылки.
11.СУБД выбирает из доставленной информации, находящейся в системном буфере, только то, что нужно пользователю, и пересылает эти данные в рабочую область пользователя.
|
7. Категории пользователей СУБД и их функции.
На каждом этапе своего развития с СУБД связаны разные категории пользователей:
1)конечные пользователи – это основная категория пользователей в интересах которых создается СУБД. Конечные пользователи могут быть случайными или регулярными. Случайные пользователи обращаются в СУБД за данными от случая к случаю. Регулярные пользователи - работают со специально разработанными для них приложениями, которые обеспечивают автоматизацию их деятельности при выполнении своих должностных обязанностей;
2)администраторы СУБД – это группа пользователей на начальной стадии разработки СУБД. Отвечает за его оптимальную организацию с точки зрения одновременной работы множества конечных пользователей. На стадии эксплуатации отвечает за корректность работы в многопользовательском режиме. На стадии развития и реорганизации – эта группа пользователей отвечает за возможность корректной реорганизации без изменения или прекращения его текущей эксплуатации;
3)разработчики и администраторы приложений - эта группа пользователей, которая функционирует во время проектирования, создания и реорганизации. Администраторы приложений координируют работу разработчиков при разработке конкретного приложения или группы приложений объединенных в функциональную подсистему. Разработчики конкретных приложений работают с той частью информации из БД, которая требуется для конкретного приложения. Наиболее сложная система эксплуатируется и сопровождается группой администратора БД, которая включает в себя ряд специалистов: системные аналитики; проектировщики структур данных и внешнего по отношению БД информационного обеспечения; проектировщики технологических процессов обработки данных; системные и прикладные программисты; операторы и специалисты по техническому обслуживанию.
|
8. Администрирование СУБД. Основные функции администрирования. Группы администраторов.
Наиболее сложная система эксплуатируется и сопровождается группой администратора БД, которая включает в себя ряд специалистов: системные аналитики; проектировщики структур данных и внешнего по отношению БнД информационного обеспечения; проектировщики технологических процессов обработки данных; системные и прикладные программисты; операторы и специалисты по техническому обслуживанию. Функции:
1)анализ предметной области: описание предметной области; выявление ограничений целостности; определение статуса (секретность или доступность); определение потребностей пользователей;
2)проектирование структуры БД (определение состава и структуры файла БД, выбор методов доступа к информации и т.д.)
3)задание ограничений целостности при описании структуры БД и процедура обработки БД
4)первоначальная загрузка при ведении БД (разработка технологии проверки соответствия введенных данных реальному состоянию предметной области и т.д.)
5)защита данных (пароли, группы пользователей, права пользователей)
6)обеспечение восстановления БД (разработка организационных средств архивирования и принципов восстановления)
7)анализ обращения пользователей БД (сбор статистики по характеру запросов, по времени их выполнения и т.д.)
8)анализ эффективности функционирования БД
9)работа с конечными пользователями (обучение, консультирование)
10)организационно-методическая работа по проектированию БД (создание и выбор методики проектирования БД, разработка словарей-справочников).
|
9. Группы администраторов и их основные функции.
Наиболее сложная система эксплуатируется и сопровождается группой администратора БД, которая включает в себя ряд специалистов: системные аналитики; проектировщики структур данных и внешнего по отношению БнД информационного обеспечения; проектировщики технологических процессов обработки данных; системные и прикладные программисты; операторы и специалисты по техническому обслуживанию. Функции:
1)анализ предметной области: описание предметной области; выявление ограничений целостности; определение статуса (секретность или доступность); определение потребностей пользователей;
2)проектирование структуры БД (определение состава и структуры файла БД, выбор методов доступа к информации и т.д.)
3)задание ограничений целостности при описании структуры БД и процедура обработки БД
4)первоначальная загрузка при ведении БД (разработка технологии проверки соответствия введенных данных реальному состоянию предметной области и т.д.)
5)защита данных (пароли, группы пользователей, права пользователей)
6)обеспечение восстановления БД (разработка организационных средств архивирования и принципов восстановления)
7)анализ обращения пользователей БД (сбор статистики по характеру запросов, по времени их выполнения и т.д.)
8)анализ эффективности функционирования БД
9)работа с конечными пользователями (обучение, консультирование)
10)организационно-методическая работа по проектированию БД (создание и выбор методики проектирования БД, разработка словарей-справочников).
|
10. Модели данных и концептуальное моделирование БД.
Описание предметной области с фиксированной логической точки зрения называется концептуальной схемой, а систематизация понятий и связей предметной области называется логическим или концептуальным проектированием. Модель, используемая при описании это совокупность функциональных характеристик объектов и особенностей представления информации, называют моделью данных. При описании предметной области в роли объектов могут выступать: предметы (книги, ПК); лица (повар, библиотекарь); события. Каждый объект может быть представлен несколькими экземплярами. Каждому объекту в БД присуще набор определенных свойств. Виды связи: 1 к 1; многие к 1; 1 ко многим; многие ко многим.
|
11. Классификация моделей данных и их характеристика.
Ядром любой БД является модель данных. С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними. СУБД основывается на использовании иерархической, сетевой или реляционной модели. Иерархическая модель представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Графическим способом представления иерархической модели является перевернутое дерево. К основным понятиям иерархической модели относятся: уровень, элемент (узел), связь. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях. 
Например, каждый студент учится в определенной (только одной) группе, которая относится к определенному (только одному) институту.
В сетевой модели в отличии от иерархической модели каждый элемент может быть связан с любым другим элементом.
Реляционная модель представляет собой организацию данных в виде таблиц. Любая таблица реляционной БД состоит из строк (называемых также записями) и столбцов (называемых также полями).
|
12. Модель данных и три категории модели (объектные, модель на основе записей, физическая).
Модель данных - это набор понятий, которые могут быть использованы для описания множества данных, операций с данными, а также набора ограничений целостности данных. Их можно разбить на три широкие категории:
- объектные модели данных - при их построении исп такие понятия как сущности, атрибуты и связи. Сущность - это отдельный элемент предметной области, который должен быть представлен в БД. Атрибут - это одно из свойств сущности, а связь является отношением между сущностями
- модели данных на основе записей – в них БД состоит из нескольких записей фиксированного формата, которые могут иметь разные типы. Каждый тип записи определяет фиксированное количество полей, каждое из которых имеет фиксированную длину. Существует три основных типа логических моделей данных на основе записей: реляционная модель данных, сетевая модель данных и иерархическая модель данных
- физические модели данных - описывают то, как данные хранятся в компьютере, представляя информацию о структуре записей, их упорядоченности и существующих путях доступа.
Первые две модели используются для описания данных на концептуальном и внешнем уровнях, а последняя - на внутреннем уровне.
| |
|
|
Скачать 1.89 Mb.