СУБД – совокупность языковыхи программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместногоиспользования БД многими пользователями.

СУБД —это программное обеспе­чение, с помощью которого пользователи могут определять,создавать и поддерживать базу данных, а также осуществлять к ней контролируемыйдоступ.

Составляющимичастями СУБД являются:

1.  Ядро.

2.               Набор обрабатывающих программ.

3.               Сервисные программы.

Основной частью СУБД является ядро — это управляющая программа, предназначенная для автоматизации всех процессов,связанных с обращением к данным. Ядропостоянно находится в оперативной памяти и организует обработку поступающихзапросов, управляет операционной системой, контролирует завершениеопераций доступа к БД, выдает сообщения.

Важнейшей функциейядра является организация параллельного выполнения запросов.

Набор обрабатывающих программ — этотрансляторы с языков описания данных, языков запросов и языковпрограммирования, редакторов, отладчиков.

По степени универсальностиразличаются два класса СУБД — системы об­щего назначения и специализированныесистемы.

СУБД общего назначения не ориентированы на какую-либо конкретную предметную область илина информационные потребности конкретной группы пользователей. Каждая систематакого рода реализуется как про­граммный продукт, способный функционировать нанекоторой модели ЭВМ в определенной операционной обстановке. СУБД общегоназначения обла­дает средствами настройки на работу с конкретной БД в условияхконкрет­ного применения.

Использование СУБД общегоназначения в качестве инструментального средства для создания ИС, позволяетсуще­ственно сокращать сроки разработки, экономить трудовые ресурсы. Однако внекоторых ситуациях доступные СУБД общего назначения не позволяют добитьсятребуемых про­ектных и эксплуатационных характеристик (производительность,занимае­мый объем памяти и прочее). Тем не менее создание специализированных СУБД— весьма трудоемкий процесс и длятого, чтобы его реализовать, нужны очень веские основания.

В процессе реализации своихфункций СУБД постоянно взаимодействует с базой данных и с другими прикладнымипрограммными продуктами поль­зователя, предназначенными для работы с данной БДи называемыми при­ложениями.

обобщеннаяхарактеристика воз­можностей современных СУБД.

·   СУБД включаетязык определения данных, с помощью которого можно определить базу данных, ееструктуру, типы данных, а также средства за­дания ограничений для хранимойинформации. В многопользователь­ском варианте СУБД этот язык позволяетформировать представления как некоторое подмножество базы данных, с поддержкойкоторых поль­зователь может создавать свой взгляд на хранимые данные,обеспечивать дополнительный уровень безопасности данных и многое другое.

·   СУБД позволяетвставлять, удалять, обновлять и извлекать информацию из базы данных посредствомязыка управления данными. Этот язык но­сит еще одно название — язык запросов ипозволяет пользователю фор­мировать различные по содержанию запросы к базеданных.

·   Большинство СУБДмогут работать на компьютерах с разной архитекту­рой и под разнымиоперационными системами, причем на работу поль­зователя при доступе к даннымпрактически тип платформы влияния не оказывает.

·   МногопользовательскиеСУБД имеют достаточно развитые средства ад­министрирования БД.

·   СУБДпредоставляет контролируемый доступ к базе данных с помощью:

• системы обеспечения безопасности,предотвращающей несанкциони­рованный доступ к информации базы данных;

• системы поддержки целостности базыданных, обеспечивающей непротиворечивое состояние хранимых данных;

• системы управления параллельнойработой приложений, контроли­рующей процессы их совместного доступа к базеданных;

• системы восстановления, позволяющейвосстановить базу данных до предыдущего непротиворечивогосостояния, нарушенного в результате аппаратного или программного обеспечения;

• доступного пользователямкаталога, содержащего описание хранимой в базе данных информации.

Компоненты среды СУБД

В среде СУБД можно выделитьнесколько основных компонентов: данные, пользователи, аппаратное обеспечение,программное обеспечение, процедуры Схематично эта ситуация показана на рис.1.3.

Рис. 1.3. Компоненты среды СУБД

С точки зрения пользователяименно данные являютсянаиболее важным компонентом среды СУБД. Ради общения с ними на должном уровнетребуется наличие остальных компонентов. Как уже упоминалось, база данныххранит как рабочие данные, так и характеристики данных. Рабочие данные держатсяв БД в структурированном виде. Структуры данных определяет схема базы данных,которая формируется на этапе проектирования БД.

БД прежде всего, должна содержать:

1. имена,типы и размеры элементов данных;

2. именасвязей;

3. ограниченияцелостности данных;

4. именазарегистрированных пользователей и их права по доступу к дан­ным;

5. используемыеиндексы и структуры хранения.

Дляхранения данных и различного рода программного обеспечения, а так­жефункционирования ИС необходимо аппаратноеобеспечение. Аппаратное обеспечение — это набор физическихустройств, на которых существуют база данных, СУБД и другие компонентыинформационной системы.

Следующим компонентом по порядкурассмотрения является программноеобеспечение. К его составляющим необходимо отнести:

• операционную систему, включая сетевое программное обеспечение, если СУБД работает в сети;
• программное обеспечение самой СУБД;
• прикладные программы-приложения.

Прикладные программы,которые создаются для нужд организации, могут быть написаны на стандартномалгоритмическом языке программирования высокого уровня, например, таком как С,Раsса1, с внедреннымиоператорами языка SQL,который относят к языкам четвертого поколения. Прикладные программы используютсредства СУБД для обращения к дан­ным и их обработки, создавая формы, отчеты идругие документы, необхо­димые для работы данной организации. Многиесовременные СУБД имеют специальные программные средства, называемыеинструментами, для быст­рой разработки приложений с употреблением встроенныхнепроцедурных языков.

Среди пользователей БДможно выделить четыре категории лиц, каждая из которых имеет свой кругинтересов и связана с определенным этапом разра­ботки и существования БД.Определим эти основные категории лиц, а так­же их роли и функции на разныхстадиях существования баз данных:

1. администраторы данных и баз данных;
2. разработчики баз данных;
3. прикладные программисты;
4. конечные пользователи.

Архитектура СУБД

1.архитектураСУБД должна обеспечивать, в первую очередь, разграниче­ние пользовательского исистемного уровней;

2.необходимодать возможность каждому пользователю иметь свое, отлич­ное от другихпредставление о свойствах хранимых данных.

архитектура включает:

О внешний уровень, накотором пользователи воспринимают данные, где отдельные группы пользователейимеют свое представление (ПП) на базу данных;

О внутренний уровень, накотором СУБД и операционная система воспри­нимают данные;

О концептуальный уровеньпредставления данных, предназначенный для отображения внешнего уровня навнутренний уровень, а также для обес­печения необходимой их независимости другот друга; он связан с обоб­щенным представлением пользователей.

Функции СУБД:

1. Управление данными во внешней памяти.
2. Управление транзакциями
3. Восстановление базы данных
4. Поддержка языков БД
5. Словарь данных
6. Управление параллельным доступом
7. Управление буферами оперативной памятью
8. Контроль доступа к данным
9. Поддержка обмена данными
10. Поддержка целостности данных
11. Поддержка независимости от данных

Вспомогательные функции

ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЯЕМЫХ СУБД

Устаревшие: Paradox, Clarion.

dBase-подобные: dBase, FoxBASE, Fox-plus, Clipper.

Поддержка вуниверсальных ЯВУ, средства разработки как Delphi, Visual .NET Studio.

Локальные: Access.

SQL серверы: Ms SQL Server, Oracle, InterBase/Firebird/Yaffil, IBM DB2, MySQL, также Informix, Btrieve, Sybase.

Группа реляционных СУБД представлена нарынке программных продуктов очень широко. Это, например, такие системы, как Paradox, R:base, Clarion, однакодоминирующее положение занимает семейство так называемых dBASE-подобных СУБД,родоначальником которого является СУБД dBASEII,предложенная фирмой Ashton-Tate в начале 80-ых годов.В настоящее время широко распространено новое поколение популярных пакетов: dBASEIV, FoxPro и Clipper-5.

Важнейшей характеристикой любой СУБДявляется используемый в ней тип транслятора (интерпретатор или компилятор).Программы, написанные для системы-интерпретатора, исполняются лишь вприсутствии самой системы. В настоящее время скорость работы таких программ неуступает скорости программ, сгенерированных компилятором. Бесспорнымпреимуществом интерпретаторов для программиста является удобство в разработке иотладке программных продуктов, а также при освоении языка. Из вышеперечисленных СУБД dBASE и FoxProявляются интерпретаторами, а Clipper – компилятором.

РЕЛЯЦИОННАЯ СУБД FoxPro

СУБД FoxPro(фирмы Fox Software)обладает исключительно высокими скоростными характеристиками и в этом отношениизаметно выделяется среди других интерпретирующих систем. Сравнительно с dBASEIY ее скорость в несколько раз выше и не уступаетскорости систем-компиляторов. Практически по всем показателям Fox-программыработают значительно быстрее Clipper-программ.

Набор команд и функций, предлагаемыхразработчикам программных продуктов в среде FoxPro,по мощи и гибкости отвечает любым современным требованиям к представлению иобработке данных. Здесь может быть реализован максимально удобный, гибкий иэффектный пользовательский интерфейс.

В FoxProподдерживаются разнообразные всплывающие и многоуровневые меню, работа с окнамии мышью, управление цветами, настройка принтера, данные могут быть представленыв виде, похожем на электронные таблицы и т.п.

Система FoxProтакже обладает средствами быстрой генерации экранов, отчетов и меню,поддерживает язык SQL, хорошо работает в сети.

FoxPro получилпрекрасную прессу на Западе. В настоящее время это, несомненно, самый быстрыйпакет среди СУБД для персональных компьютеров стандарта IBM PC, т.к. онсодержит целый ряд интерактивных средств, которые могут использоватьсяпользователем любого уровня, от начинающего до опытного пользователя.

FoxPro являетсяинтерпретатором и компилятором.

Основные характеристики FoxPro:

      1. 512 Кб свободной памяти;

      2. распределяется в стандартной и расширенной версии (х);

      3. продается в сетевой версии (L) и несетевой версии.

Типы файлов FoxPro:

-        файлБД - <имя>.DBF;

-        файлпримечаний – <имя>.FPT;

-        файл,хранящий мемополя БД – FPT;

-        индексныйфайл - <имя>.IDX;

-        мультииндексный файл -<имя>.CDX;

-        программный(командный) файл - <имя>.PRG;

-        файлвременных переменных - <имя>.MEM;

-        откомпилированныйфайл<имя>.FXP;

Создание БД включает два этапа:

-        созданиеструктуры БД – задание наименований полей, задание типа поля, длины полей; FoxPro имеет два режима: режим командной строки и режимменю.

-        заполнениеБД.

СУБД Access

СУБД Accessиспользует процессор БД, объекты доступа к данным и конструктор форм (средствабыстрого построения интерфейса). Чтобы быстро получать распечатки, используютсяконструкторы отчетов. Когда не хватает визуальных средств можно создаватьпроцедуры и функции.

 В Access присутствует язык VisualBasic, позволяющий создавать массивы, свои типыданных. С помощью оле-технологий позволяетконтролировать работу приложений. Работа с базой в Accessосуществляется через окно контейнера БД. Также встроен язык SQL.

В Accessподдерживается два способа создания БД (БД – совокупность взаимосвязанныхтаблиц):

-        имеетсявозможность создать пустую БД, а потом добавить в нее формы, отчеты и др.объекты (такой способ наиболее гибкий, требует отдельного определения каждогоэлемента БД);

-        имеетсявозможность сразу создать БД определенного типа с помощью мастера сразу совсеми таблицами, формами.

Во обоих случаяхимеется возможность изменить и расширить созданную БД.

Основныеопределения.

Ключевой элемент данных – это такойэлемент, по которому можно определить значение других элементов данных.Однозначно идентифицировать объект могут два и больше элементов данных, ихназывают «кандидатами» в ключевые элементы данных.

Первичный ключ – это атрибут или группаатрибутов не совпадающих с первичным ключом, которые единственным образомидентифицируют каждую строчку в таблице. Понятие первичного ключа связано спонятием целостности БД.

Атрибут – этоинформационное отображение свойств объекта.

Объект – этоэлемент информационной системы, информацию о котором мы сохраняем.

Альтернативный ключ – это атрибут илигруппа атрибутов, который не совпадает с первичным ключом и уникальноидентифицирует экземпляр объекта. Например, объект служащего имеет атрибуты:фамилия, отчество, имя – это группа может являться альтернативным ключом поотношению к атрибуту идентификатор служащего.

СУБД Accessдля работы с данными использует:

-        процессорБД (Microsoft Jet);

-        объектыдоступа к данным;

-        средствабыстрого построения интерфейса – конструктор форм;

-        конструкторыотчетов – для получения распечаток;

-        макрокоманды– для автоматизации рутинных операций;

-        процедурыи функции – когда не хватает функциональности визуальных средств.

Применяется язык VisualBasic. Из всех визуальных средств MicrosoftAccess имеет самый богатый набор визуальных средств.Главное качество Access – интеграция с Microsoft Office.

       Запросы.

РЕЛЯЦИОННАЯ СУБД MS SQL Server 2000

 SQL Server 2000 —семейство продуктов, разработанных для хранения данных в больших системах,осуществляющих обработку информации, и обслуживания коммерческих Web-узлов. SQLServer 2000 прост и удобен в использовании, он широкоприменяется как в сложных системах, с которыми работают сотни пользователей,так и в малом бизнесе. Он популярен также у отдельных пользователей, которымнужен надежный и удобный сервер БД. В состав SQL Server2000 входят две основные службы, предназначенные для новой платформы Microsoft .NET и систем с традиционной двухуровневойклиент-серверной архитектурой. Первая служба, SQL Server— это высокопроизводительное реляционное ядро БД, обеспечивающее прекрасную масштабируемость систем, созданных на его основе. Вторая —SQL Server 2000 Analysis Services — предоставляет множество средств анализа данных,которые размещаются в специальных хранилищах и киосках данных и используютсясистемами принятия решений.

Архитектура вычислительной среды SQL Server 2000

Традиционная клиент-сервернаяархитектура БД состоит из двух компонентов: клиентского приложения и системыуправления реляционными базами данных (relational database management system, RDBMS), которая обеспечивает хранение и управлениеданными. В такой архитектуре клиентское приложение, предоставляющее пользовательскийинтерфейс для работы с SQL Server 2000, является«интеллектуальным», или «толстым», клиентом. Примером «толстых» клиентов могутслужить приложения на Microsoft VisualBasic, позволяющие напрямую обращаться к данным SQL Server 2000 по локальной сети. Новая платформа Microsoft .NET — это распределенная среда, в которойразнообразные, слабо связанные между собой программируемые Web-сервисывыполняются на разных серверах. В такой распределенной, децентрализованнойвычислительной среде клиентские приложения являются «тонкими» клиентами,обеспечивающими доступ к данным SQL Server 2000 черезвспомогательные Web-сервисы, например через MicrosoftInternet Information Services (IIS). Примером «тонкого» клиента могут служитьWeb-браузеры, установленные на компьютерах пользователей.

СУБД Oracle

Oracle - сервер.

Сервер Oracleпозволяет хранить очень большие объемы информации и предоставляет пользователямбыстрый доступ к этим данным.

Oracle отличается от SQLсервер тем, что поддерживает продвинутые аппаратныеконфигурации (1000 процессоров). SQL сервер не поддерживает сложныеконфигурации.

Помимо ОС пользователи могут поставитьотдельные программы дополнительно: средства работы с видео данными, WWW-сервер,средства поддержки систем масштаба предприятия, средства обработкипространственных данных, имеет систему контекст, средстваоперативно-аналитической обработки данных (DLAP).

Сервер БД Oracle часто называют ядром БД Oracle.

Процедурные компоненты сервера –обеспечивают обработку запросов на языке PL/SQL и поддерживают хранимыепроцедуры, триггеры БД, пакеты хранимых процедур и функций;

Средства распределенной обработки (даютвозможность пользователю работать с информацией, находящейся в удаленныхбазах);

Средства параллельной обработки запросов(позволяют выполнять один запрос между несколько одновременно работающимисерверными процессами);

Поддерживается целый ряд функций,которые обеспечивают целостность хранимых данных, в т. ч. возможностьблокировок (необходимы, чтобы исключить модификацию одного и того же объектанесколькими пользователями)

Классификация и особенности современныхсистем управления БД

В литературе неоднократно можновстретить упоминания того, что сегодня рынок СУБД – это большой бизнес.Независимые компании по производству программного обеспечения и крупныепоставщики продают программы для управления базами данных на миллиарды долларовежегодно. В большинстве корпоративных приложений, обеспечивающих ежедневнуюдеятельность крупных компаний и организаций, используются базы данных. Этиприложения подразделяются на несколько быстро развивающихся категорий [8]: