Лекция 5. Банки данных и знаний

Вопросы лекции 4.1. Основные понятия банков данных и знаний 4.2. Компоненты банка данных 4.3. Классификация банков данных

4.1. Понятие банка данных Банк данных (БнД) является современной формой организации хранения и доступа к информации. «Банк данных – это система специальным образом организованных данных (баз данных), программных, технических, языковых, организационно–методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных».

Требования к Б анку Д анных адекватность отображения предметной области (полнота, целостность и непротиворечивость данных, актуальность информации ; возможность взаимодействия пользователей разных категорий и в разных режимах, обеспечение высокой эффективности доступа для разных приложений; дружественный интерфейсов и малое время на освоение системы, особенно, для конечных пользователей; обеспечение секретности и конфиденциальности для некоторой части данных; определение групп пользователей и их полномочий;

Требования к Б анку Д анных обеспечение взаимной независимости программ и данных; обеспечение надежности функционирования БнД, защита данных от случайного и преднамеренного разрушения; возможность быстрого и полного восстановления данных в случае их разрушения; технологичность обработки данных, приемлемые характеристики функционирова-ния БнД (стоимость обработки, время реакции системы на запросы, требуемые машинные ресурсы и др.).

4.2. Компоненты банка данных Банк Данных является сложной человеко-машинной системой, включающей в свой состав различные взаимосвязанные и взаимозависимые компоненты, а именно: информационная компонента; программные средства; языковые средства; технические средства; организационно–методические средства; администраторы БнД.

Ядром БнД является База данных База данных (БД) – именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области (ПО). Предметная область (ПО) – часть реального мира, подлежащая автоматизации с целью организации управления. Она представлена множеством фрагментов, каждый из которых характеризуется объектами, процессами и множеством пользователей.

Системой управления базой данных (СУБД) называется совокупность языковых и программных средств, облегчающих для пользователей выполнение всех операций, связанных с организацией хранения данных, их корректировки и доступа к ним. В качестве технических средств для БнД используется ЭВМ.

СУБД должна обеспечивать: физическую и логическую независимость данных; минимальную избыточность данных; возможность быстрого поиска; эффективные языки запросов к данным; требования безопасности, надежности, конфиденциальности, целостности;

СУБД должна обеспечивать: данные должны быть защищены от искажения, хищения, разрушения; данные должны быть восстанавливаемыми; данные должны быть контролируемыми; должна быть установлена процедура идентификации пользователей; должна быть организована система санкционированного доступа; должен быть установлен контроль за действиями пользователя с целью обнаружения ошибочных операций

Проект базы данных надо начинать с анализа предметной области и выявления требований к ней отдельных пользователей (сотрудников организации, для которых создается база данных).

Проектирование обычно поручается– администратору базы данных (АБД). Объединяя частные представления о содержимом БД, полученные в результате опроса пользователей, и свои представления о данных, которые могут потребоваться в будущих приложениях, АБД сначала создает обобщенное неформальное описание создаваемой базы данных.

Это описание, выполненное с использованием естественного языка, математических формул, таблиц, графиков и других средств, понятных всем людям, работающих над проектированием базы данных, называют инфологической моделью данных.

Организационно – методические средства представляют собой различные инструкции, методические и регламентирующие материалы, предназначенные для пользователей разных категорий, взаимодействующих с БнД.

4.3. Классификация банков данных Классификация банков данных может быть произведена по разным признакам (одни признаки относят к БнД в целом, другие – к отдельным его компонентам, третьи могут быть отнесены как к отдельному компоненту, так и к нескольким компонентам или банку в целом).

Классификация Банков Данных по типу используемой модели Хранимые в базе данные имеют определенную логическую структуру – иными словами, описываются некоторой моделью представления данных (моделью данных), поддерживаемой СУБД. К числу классических относят следующие модели данных: сетевую; иерархическую; реляционную.

В последние годы появились и стали активно внедряться на практике следующие модели данных: постреляционная; многомерная; объектно-ориентированная. Разрабатываются также всевозможные системы, основанные на других моделях данных, расширяющих известные модели. Классификация по типу модели распространяется не только на БД, но и на СУБД и БнД в целом.

Классификация СУБД по числу уровней в архитектуре Под архитектурным уровнем СУБД понимают функциональный компонент, механизмы которого служат для поддержки некоторого уровня абстракции данных (логический, физический, внешний уровень). По числу уровней в архитектуре различают одноуровневые, двухуровневые и трехуровневые системы.

Рис Классификация СУБД по числу уровней в архитектуре

Нумерация уровней на рисунке условна, но, тем не менее, отражает их значимость (физическая модель может быть построена только на основе даталогической; эти два уровня могут быть совмещены, но поддерживаются СУБД всегда; внешний уровень в архитектуре СУБД может отсутствовать).

Проектирование базы данных состоит из двух этапов: логическое проектирование; даталогическое проектирование.

На этапе логического проектирования необходимо: определить основные функции приложения, работающего с базой данных; определить информация, каких сущностей (объектов) должна храниться в базе данных и идентифицировать их; определить какие атрибуты данных для каждой сущности должны храниться в базе данных и идентифицировать их; определить какие отношения (связи) должны существовать между сущностями.

Даталогическое проектирование базы данных представляет собой этап разработки базы данных с использованием конкретной СУБД в соответствии с созданной на этапе логического проектирования моделью.