Предметом настоящего учебного пособия являются
Предметом настоящего учебного пособия являются информационные системы, базы данных и системы управления базами данных. Это очень важная область, определяющая характер революции в информационных системах.
Границы применения вычислительной техники в различных сферах человеческой деятельности с каждым годом определить все сложнее – они становятся необъятными. Это объясняется рядом объективных причин [2, 5, 7, 8, 17]. Так, неоспоримы успехи в областях технического и математического обеспечения ЭВМ, в развитии электроники и интегральной схемо-техники. Современные вычислительные машины и системы достигли высочайшего уровня развития.
Повсеместное применение средств вычислительной техники связано и с информационным взрывом [1, 11, 14, 15], сущность которого состоит в лавинообразном росте количества информации, которое должно воспринимать и перерабатывать человечество (экспоненциальный закон роста количества информации). Это касается всех сфер человеческой деятельности. Информация, данные все чаще рассматриваются как стратегические национальные ресурсы, которые должны быть организованы так, чтобы ценность их была максимальной.
Революционный рост объемов перерабатываемой информации и накопленный опыт использования электронно-вычислительной техники в различных областях привели в 60-70-х годах XX века к необходимости пересмотреть такую традиционную область обработки информации, как управление данными. Новый подход к обработке информации нашел наиболее яркое отражение в концепции баз данных [17]. Автоматизированные информационные системы на основе баз данных позволили обеспечить устранение излишней избыточности хранимых данных, предоставили возможности многоаспектного поиска во взаимосвязанной совокупности именованных данных. Теперь круг решаемых в информационной системе задач не ограничивается кругом задач, сформулированных при разработке, если она основана на технологии баз данных.
С начала развития вычислительной техники образовались два основных направления ее использования [2, 5, 9].
Первое направление – применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов, которые слишком долго или вообще невозможно производить вручную. Становление этого направления способствовало интенсификации методов численного решения сложных математических задач, развитию класса языков программирования, ориентированных на удобную запись численных алгоритмов, становлению обратной связи с разработчиками новых архитектур ЭВМ.
Второе направление - это использование средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах [17]. В самом широком смысле информационная система представляет собой программный комплекс, предназначенный для надежного хранения информации, выполнения специфических для данного приложения преобразований информации и вычислений, предоставлении
пользователям удобного и легко осваиваемого (дружелюбного) интерфейса. Обычно объемы информации, с которыми приходится иметь дело таким системам, достаточно велики, а сама информация имеет достаточно сложную структуру. Классическими примерами информационных систем в гражданской сфере являются банковские системы, системы резервирования авиационных или железнодорожных билетов, мест в гостиницах и т.д.
Второе направление объективно возникло позже первого. Это связано с тем, что на заре вычислительной техники компьютеры обладали ограниченными возможностями в отношении объемов памяти. Очевидно, что указанное ограничение не очень существенно для численных расчетов. Даже если программа должна обработать большой объем информации, при программировании можно продумать расположение этой информации во внешней памяти, чтобы программа работала как можно быстрее, а алгоритм был выполнен.
С другой стороны, к информационным системам, в которых потребность в текущих данных определяется пользователями, естественными требованиями являются высокая скорость выполнения запросов и максимальный объем памяти.
С появлением магнитных дисков началась история систем управления данными во внешней памяти.
До этого каждая прикладная программа, которой требовалось хранить данные во внешней памяти, определяла расположение каждой порции данных на магнитной ленте или барабане и выполняла операции обмена между оперативной и внешней памятью с помощью программно-аппаратных средств низкого уровня (машинных команд или вызовов соответствующих программ операционной системы). Такой режим работы не позволял или очень затруднял поддержание на одном внешнем носителе нескольких архивов долговременно хранимой информации. Кроме того, каждой прикладной программе приходилось решать проблемы именования частей данных и структуризации данных во внешней памяти [6, 9].
Для обеспечения гибкости использования данных необходимо учитывать два аспекта разработки баз данных:
во-первых, данные должны быть независимы от использующих их программ, чтобы данные можно было добавлять или перестраивать без изменения программ;
во-вторых, должна быть обеспечена возможность запрашивать и отыскивать информацию в базе данных без трудоемкого написания программ на обычном языке программирования.
Таким образом, проектирование баз данных основывается на вполне определенной системе положений – четко сформулированной концепции [5].
Концепция баз данных стала определяющим фактором при создании эффективных систем автоматизированной обработки информации [5, 17]. Поэтому проектирование автоматизированных систем управления различного назначения должно включать в себя и проектирование информационных систем, основанных на технологии баз данных.
