Інформаційні системи та бази даних, Детальна інформація

Реферат з інформатики

Інформаційні системи та бази даних

I. Вступ. Основні поняття.

Поняття інф. системи, б/д - визначення, властивості, етапи розвитку, класифікація; інформаційна модель концептуального рівня.

1.1. Поняття інформаційної системи.

При самому загальному підході інформаційну систему (ІС) можна визначити як сукупність організаційних і технічних засобів для збереження та обробки інформації з метою забезпечення інформаційних потреб користувачів (абонентів). Таке визначення може бути задовільним тільки при самій узагальненій і неформальній точці зору і підлягає подальшому уточненню.

ІС здавна знаходять (в тому чи іншому вигляді) досить широке застосування в життєдіяльності людства. Це пов'язано з тим, що для існування цивілізації необхідним є обмін інформацією - передача знань, як між окремими членами і колективами суспільства, так і між різними поколіннями.

Найдавнішими і найпоширенішими ІС слід вважати бібліотеки. І, дійсно, здавна в бібліотеках збирають книжки (або їх аналоги), зберігають їх, дотримуючись певних правил, створюють каталоги різного призначення для полегшення доступу до книжкового фонду. Видаються спеціальні журнали та довідники, що інформують про нові надходження, ведеться облік видачі.

Ще один приклад. На великому сучасному підприємстві в тому чи іншому вигляді повинна існувати інформаційна система. Для забезпечення якісного управління потрібно знати (можливо з різним ступенем оперативності) об'єм запасів тієї чи іншої сировини, скільки і якої вироблено продукції, скільки споживається електроенергії, який цех що виробляє і що потребує, та багато іншої інформації, яка стосується виробничих питань. Крім цього, профспілкам необхідні відомості про потреби співробітників у соціально-побутовій, медично-оздоровчій сферах, тощо. Для обробки всіх таких даних потрібні певні організаційні і технічні засоби, тобто ІС.

До цього моменту мова йшла про інформаційні системи без врахування способу їх реалізації. Найстаріші ( у моральному і у фізичному розумінні) системи повністю базувалися на ручній праці. Пізніше їм на зміну прийшли різні механічні пристрої для обробки даних (наприклад, для сортування, копіювання, асоціативного пошуку, тощо). Наступним кроком стало впровадження автоматизованих інформаційних систем (АІС), тобто систем, де для забезпечення інформаційних потреб користувачів використовується ЕОМ зі своїми носіями інформації. В наш час - епоху інформаційного вибуху - розроблюється і впроваджується велика кількість самих різноманітних АІСів з дуже широким спектром використання.

1.2. Поняття бази даних.

Зауважимо, що в літературних джерелах існує багато описів поняття бази даних, що зовні значно відрізняються один від одного, акцентуючи увагу на тій чи іншій рисі об'єкта опису, але по своїй суті вони достатньо близькі.

База даних (БД) -- це сукупність взаємозв'язаних даних, що зберігаються разом. Основними та невід'ємними властивостями БД є такі:

- для даних допускається така мінімальна надлишковість, яка сприяє їх оптимальному використанню в одному чи кількох застосуваннях;

- незалежність даних від програм;

- для пошуку та модифікації даних використовуються спільні механізми;

- як правило, у складі БД існують засоби для підтримки її цілісності та захисту від неавторизованого доступу

Прокоментуємо додатково підкреслені слова та вирази у вищенаведеному описі, порівнюючи в основному з близьким попередником БД - файловими системами (ФС).

На відміну від файлових систем БД зорієнтована для підтримки даних для кількох застосувань. На практиці ця властивість інколи порушується. Часом таке порушення можна пояснити тим, що проект вводиться в дію поетапно, і у певний момент дійсно функціонує тільки одне застосування. Іноді відхід від вказаної властивості зумовлений іншими важлими причинами, але, на жаль, не є рідкістю просто помилка у виборі засобів для реалізації проекту і ситуація нагадує відоме прислів'я про стрілянину з гармати по горобцям.

Взаємозв'язаність даних полягає в тому, що доступ до певної групи даних якогось застосування загалом полегшує доступ до інших груп даних цього ж застосування. В умовах орієнтації БД на велику кількість застосувань виникає необхідність у підтримці значного числа різноманітних зв'язків між даними. Саме у розумінні тісного логічного зв'язку використані слова про збереження разом даних. Розглянемо приклад, який ілюструє вказану властивість у порівнянні з простими ФС.

Приклад про міщок з різнокольоровими кульками.

Нехай у мішку є багато різнокольорових кульок, і завдання полягає в тому, щоб знайти кульку певного кольору, витягаючи їх по одній з мішка. Якщо операції витягання кульки з мішка повністю незалежні між собою, то цей приклад є аналогом технології роботи у рамках простих ФС з послідовним доступом. Якщо ж припустити, що кульки зв'язані між собою різнокольоровими мотузками, тоді пошук кульки можна пришвидчити, використавши на черговому кроці мотузку потрібного кольору. Цей варіант прикладу є аналогом технології роботи з взаємозв'язаними (мотузками) даними, що характерно для функціонування БД.

Вимога мінімізаціїї надлишковості полягає у мінімальній кількості копій для одних і тих же даних з урахуванням орієнтації на кілька застосувань. Ці надлишкові копії використовуються для підтримки зв'язків між даними. Як приклад, розглянемо відомості, що зберігаються у відділі кадрів деякого підприємства про своїх співробітників. Користувачами цієї інформації виступають адміністрація, профспілкова організація та бухгалтерія підприємства. Адміністрацію цікавлять дані про кваліфікацію, професійний рівень і досвід роботи, профспілки використовують відомості соціально-побутового характеру, а бухгалтерія оброблює ті дані, що потрібні для нарахувань заробітної плати та підрахунку податків, інших нарахувань та відрахувань. Хоча інформація і різнорідна, але все ж має значну спільну частину. Всім користувачам потрібні службовий номер, прізвище, ім'я, по-батькові співробітника, його рік народження, дані про умови праці. Інформація про сімейний стан та склад сім'ї використовується бухгалтерією і профспілками. Якщо для зберігання даних застосувати технологію ФС, то можливі два крайні варіанти: а)незалежні один від одного файли, відсортовані згідно з потребами того чи іншого користувача, передбачають значну надлишковість даних; б)всі дані знаходяться у одному файлі, відсортованому так, як потрібно одному з користувачів (наприклад, адміністрації) - надлишковість при цьому практично відсутня, але зручно працювати тільки одному з користувачів. Концепція БД займає проміжне становище між вищеописаними крайніми позиціями.

Зайва надлишковість має кілька недоліків. По-перше, зберігання кількох копій веде до додаткових витрат пам'яті. По-друге, доводиться виконувати численні операції оновлення для кількох надлишкових копій. Крім того, оскільки різні копії даних можуть відповідати різним стадіям оновлення, то інформація, що зберігається в системі на певний час може стати суперечливою.

Про незалежність даних часто говорять, як про одну з основних властивостей БД. Під цим поняттям розуміється можливість зміни структури даних без зміни програм, що її використовують, а також рівень самоінтерпрето-ваності даних. Міра незалежності даних тісно пов'язана з ступенем необхідної деталізації відомостей про організацію їх зберігання. Проілюструємо цю ситуацію дещо абстрагованим прикладом. Припустимо, що ви збираєтесь переглянути фільм у кінотеатрі, а для того, щоб прибути на місце плануєте скористатись послугами таксі. Поінформованість та досвід водія таксі відповідають мірі незалежності. У одному випадку Вам достатньо вказати лише назву фільму, а все інше зробить водій. У іншому випадку Вам потрібно буде визначити назву кінотеатру. Наступне зниження рівня - це адреса кінотеатру, а ще далі - вказівки по дорозі типу "їхати прямо, звернути наліво, а через 500 метрів - направо і т.п.". Аналогічно і користувачу при підвищенні ступеня незалежності даних треба менше задавати (і знати) "процедурної" інформації щодо доступу до даних. Зауважимо, що певний (хоч і досить низький) рівень незалежності мають сучасні ФС: при доступі до файлу достатньо вказати його ім'я, а інформація про треки та сектори непотрібна, але зміна розміру запису вимагає корекції всіх програм, що звертались до цього файла.

Під цілісністю БД розуміють несуперечливість між собою даних, що в ній зберігаються. Наприклад, для кадрових відомостей рік народження співробітника не може бути більшим року призначення на посаду або поточного року. Щоб запобігти виникненню таких ситуацій при модифікації і поповненнях БД, співвідношення між даними контролюються спеціальними засобами підтримки цілісності БД. Специфікація подібних умов, що накладаються на дані і відслідковуються при будь-яких їх оновленнях, покладаються на спеціальну службу Адміністратора бази даних (АБД), а системи управління базами даних (СУБД) надають інструментальні засоби, які забезпечують службі АБД можливість виконання її функцій.

За критерієм виразової потужності інструментальні засоби специфікації умов цілісності можна підрозділити на такі групи:

порівняння поля запису (або атрибута) з константою або з іншим полем цього ж запису; приклад такої умови наводився вище;

порівняння поля запису з полем або кількома полями інших записів;

порівняння поля запису з множиною (підмножиною) значень полів всього файлу або навіть кількох файлів. При порівняннях використовуються відношення належності (неналежності) елемента множині, або застосовуються множинні функції типу суми, кількості, середнього арифметичного, тощо. Приклад такої умови: заробітна плата певного службовця не може більш ніж у 5 разів перевищувати середнє арифметичне від заробітної плати його підлеглих.