Автономная образовательная некоммерческая организация высшего профессионального образования «Институт менеджмента, маркетинга и финансов» | |
КРАТКИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ | Базы данных Специальности 080105.65 Финансы и кредит 080109.65 Бухгалтерский учет, анализ и аудит Кафедра Информационных технологий Курс: 2 Семестр: 4 Формы контроля: зачёт |
ВОРОНЕЖ 2008 |
Краткий конспект лекций соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образовании к содержанию и уровню подготовки выпускника по специальности 080507.65 Менеджмент организации, 080105.65 Финансы и кредит, 080109.65 Бухгалтерский учет, анализ и аудит.
Краткий конспект лекций разработал: к. ф.-м. н., доцент
Рекомендовано к изданию кафедрой Информационных технологий ИММиФ.
© Институт
менеджмента,
маркетинга и финансов, 2008
Содержание
Тема 1. Введение в базы данных. Автоматизированный банк данных. 5
1. Введение в базы данных. 5
2. Особенности обработки экономической информации. Информационные потоки и процессы в экономике. 5
3. Структура экономической информационной системы (ЭИС) 6
4. Понятие банка данных, его роль в системе обработки экономической информации. Предметная область. 8
Вопросы для самоконтроля. 9
Тема 2. Основные компоненты банка данных и их взаимодействие. 10
1. Основные компоненты банка данных. 10
2. Функциональное назначение компонентов АБнД. 10
2.1. База данных. 10
2.2. СУБД. 11
2.3. Словарь данных. 13
2.4. Персонал банка данных. 13
3. Организационно-методические, правовые, математические, информационные, программные, технические и лингвистические составляющие банка данных. 14
4. Взаимодействие компонентов банка данных. 17
Вопросы для самоконтроля. 18
Тема 3. Классификация банков данных, баз данных и СУБД. Недостатки и преимущества банков данных. Этапы развития баз данных. 19
1. Классификация банков данных. 19
2. Классификация баз данных. 19
3. Классификация СУБД.. 22
4. Преимущества банков данных. 23
5. Недостатки банков данных. 24
6. Этапы развития БД.. 24
Вопросы для самоконтроля. 25
Тема 4. Модели данных. 26
1. Модели данных. 26
1.1. Объектные модели данных. 26
1.2. Модели данных на основе записей. 27
1.3. Физические модели данных. 27
2. Структуры данных. 27
3. Иерархическая модель данных. 28
4. Сетевые модели данных. 30
5. Реляционная модель данных. 32
5.1. Основные понятия реляционной модели данных. 32
6. Сравнение моделей данных. 34
Вопросы для самоконтроля. 35
Тема 5. Технология проектирования баз данных. Уровни проектирования. 36
1. Трехуровневая архитектура ANSI/SPARC.. 36
2. Уровни проектирования БД.. 38
Вопросы для самоконтроля. 42
Тема 6. Жизненный цикл баз данных. 43
Вопросы для самоконтроля. 46
Тема 7. Модель предметной области. 47
1. Модель «сущность-связь». 47
1.1. Разновидности сущностей. 47
1.2. Основные виды свойств. 49
1.3. Классификация связей. 50
1.4. Свойства связей. 50
2. ER-диаграмма. 53
Вопросы для самоконтроля. 54
Тема 8. Этапы проектирования баз данных. 55
1. Системный анализ. 55
2. Формирование из объектов предметной области сущностей и их характеристик. 56
3. Установка соответствия между сущностями и таблицами, характеристиками сущностей и столбцами таблиц. 56
4. Определение первичных ключей. 57
5. Определение правил целостности данных. 58
6. Установка связей между объектами. 59
7. Нормализация. 59
8. Планирование вопросов надежности данных и сохранения секретности информации 59
Вопросы для самоконтроля. 59
Тема 9. Нормализация. 61
1. Универсальное отношение. 61
2. Функциональная и многозначная зависимости. 64
3. Процесс нормализации. 65
Вопросы для самоконтроля. 69
Тема 10. Сохранение секретности информации и безопасность данных. 70
1. Типы опасностей. 70
2. Компьютерные средства контроля. 72
Вопросы для самоконтроля. 74
Тема 11. Типология баз данных. Основные платформы баз данных. 75
1. Обзор направлений развития современных СУБД и средств создания банков данных 75
2. Недостатки реляционных СУБД.. 78
Вопросы для самоконтроля. 81
Тема 12. Тенденции развития современных баз данных. 82
1. Постреляционная модель. 82
2. Объектно-ориентированные БД.. 83
3. Технология «Хранилищ данных». 84
4. Интеграция с Internet-технологиями. 84
5. Темпоральные БД.. 85
6. Дедуктивные БД.. 85
7. Многомерные БД.. 85
Вопросы для самоконтроля. 86
Тема 1. Введение в базы данных. Автоматизированный банк данных.
1. Введение в базы данных
В настоящий момент информационные технологии повсеместно внедряются во все сферы человеческой деятельности. Одной из самых распространенных современных информационных технологий является использование баз данных (БД).
За последние 30 лет в области теории БД была проведена серия исключительно продуктивных исследований. Полученные результаты вполне можно считать наиболее важным достижением информатики. БД стали основой информационных систем и в корне изменили методы работы многих организаций. В частности, развитие данной технологии в последние годы привело к созданию весьма мощных и интуитивно понятных систем.
Таким образом, появление БД стало самым важным достижением в области программного обеспечения. В силу все более широкого распространения персональных компьютеров важность организации информации в виде БД непрерывно возрастает.
В теории БД можно выделить три составляющие:
1. теорию построения БД (проектирование);
2. теорию использования БД (эксплуатация);
3. теорию функционирования БД (взаимодействие составляющих).
Наиболее полно все три составляющие теории развиты в полном объеме только для реляционных БД.
Целью дисциплины "Базы данных" является обучение современным технологиям проектирования, создания и эксплуатации автоматизированных банков данных в экономике.
Задачами дисциплины являются освоение теоретических знаний и практических навыков, позволяющих:
- ориентироваться в области информационных технологий разработки баз данных;
- выделять область применения и ставить задачи проектирования баз данных;
- использовать на практике полученные основные сведения о современных системах управления базами данных (СУБД) в вычислительных системах.
2. Особенности обработки экономической информации.
Информационные потоки и процессы в экономике.
Развитие экономики и других сфер человеческой деятельности в наше время связано с применением вычислительной техники, созданием информационных систем различного назначения.
Эти системы работают с информацией. Одной из важнейших разновидностей информации является информация экономическая; ее отличительная черта – связь с процессами управления коллективами людей, организацией. Экономическая информация сопровождает процессы производства, распределения, обмена и потребления материальных благ и услуг, значительная часть ее связана с общественным производством. Экономическая информация - совокупность сведений, возникающих в процессе производственно-хозяйственной, коммерческой и финансовой деятельности и используемых для осуществления функций организационно-экономического управления этой деятельностью.
Управление - это процесс переработки информации состояния в информацию командную для достижения определенных целей.
Целью управления называется совокупность требований, удовлетворенных в процессе управления (например, повышение прибыли предприятия и т. д.).
Управление экономической системой - процесс формирования целенаправленного поведения системы посредством информационных воздействий, вырабатываемых человеком или группой людей.
Информация используется для управления, но и сама подвержена управляющим воздействиям. Основная цель этих управляющих воздействий - поддержка информационных потоков, магистралей, способствующих достижению поставленных целей при ограниченных ресурсах (материальных, энергетических, информационных, организационных, пространственных, временных).
В экономических системах объект управления представляет собой подсистему материальных элементов экономической деятельности (на промышленном предприятии: сырье и материалы, оборудование, готовая продукция, работники и др.) и хозяйственных процессов (на промышленном предприятии: основное и вспомогательное производство, снабжение, сбыт и др.).
Любая система представляет собой совокупность взаимосвязанных объектов (элементов), функционирующих совместно для достижения общей цели.
Информационная система (ИС) представляет собой программный комплекс, функции которого состоят в поддержке надежного хранения информации в памяти компьютера, выполнения специфических для данного приложения преобразований информации и/или вычислений, предоставлении пользователям удобного и легко осваиваемого интерфейса. Обычно объемы информации, с которыми приходится иметь дело таким системам, достаточно велики, а сама информация имеет достаточно сложную структуру.
Классическими примерами ИС являются банковские системы, системы резервирования авиационных или железнодорожных билетов, мест в гостиницах, банк данных метеорологического управления, картотека дорожного движения и т. д. Все эти ИС являются банками данных. Особенностями этих систем являются реальный масштаб времени и изменение БД практически при каждом запросе.
3. Структура экономической информационной системы (ЭИС)
рис. 1.1. Структура ЭИС.
Связь между управляющей системой, объектом управления и внешней средой осуществляется с помощью информационных систем, представляющих собой совокупность организационных, технических, программных и информационных средств, методов и персонала, объединенных в единую систему с целью сбора, хранения, обработки и выдачи необходимой информации, предназначенной для выполнения функций управления
(рис. 1.1).
Информационные потоки включают в себя:
- ИП1 - информационный поток из внешней среды в систему управления, который, с одной стороны, представляет поток нормативной информации, создаваемый государственными учреждениями в части законодательства, а, с другой стороны, – поток информации о конъюнктуре рынка, создаваемый конкурентами, потребителями, поставщиками;
- ИП2 - информационный поток из системы управления во внешнюю среду, а именно: отчетная информация, прежде всего финансовая информация в государственные органы, инвесторам, кредиторам, потребителям; маркетинговая информация потенциальным потребителям;
- ИП3 - информационный поток из системы управления на объект управления (прямая кибернетическая связь) Он представляет собой совокупность плановой, нормативной и распорядительной информации для осуществления хозяйственных процессов;
- ИП4 - информационный поток от объекта управления в систему управления (обратная кибернетическая связь) В кибернетике обратной связью называется цепь передачи воздействий с выхода системы (звена) на ее вход. Этот поток отражает учетную информацию о состоянии объекта управления экономической системы (сырья, материалов, денежных, энергетических, трудовых ресурсов, готовой продукции и выполненных услуг) в результате выполнения хозяйственных процессов.
Любой системе управления соответствует своя информационная система, а системе управления экономическим объектом - экономическая информационная система. Информационная система (ИС) является системой информационного обслуживания работников управленческих служб и выполняет технологические функции по накоплению, хранению, передаче и обработке информации. Она складывается, формируется и функционирует в регламенте, определенном методами и структурой управленческой деятельности, принятой на конкретном экономическом объекте, реализует цели и задачи, стоящие перед ним.
Экономическая информационная система (ЭИС) - это совокупность внутренних и внешних потоков прямой и обратной информационной связи экономического объекта, методов, средств, специалистов, участвующих в процессе обработки информации и выработке управленческих решений. Экономическая информационная система – это человеко-машинная система, обеспечивающая с использованием компьютерных технологий сбор, передачу, обработку и хранение информации для управления организацией.
Одним из основных свойств ИС является делимость на подсистемы. Обычно выделяют функциональные и обеспечивающие подсистемы. Функциональные подсистемы информационно обслуживают определенные виды деятельности, характерные для структурных подразделений ИС. Интеграция функциональных подсистем в единую систему достигается за счет создания и функционирования обеспечивающих подсистем.
Ядром ИС является банк данных (БнД).
4. Понятие банка данных,
его роль в системе обработки экономической информации.
Предметная область.
Банк данных (БнД) – это система специальным образом организованных данных (баз данных), программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных. Т. е., с одной стороны, БнД – это автоматизированная система хранения и обработки данных, а, с другой стороны, БнД – это совокупность интерфейсов между пользователями и хранимыми данными.
БнД является современной формой организации хранения и доступа к информации. С функционально-организационной точки зрения БнД является сложной человеко-машинной системой, служащей для надежного, эффективного и продолжительного во времени функционирования.
В окружающем нас мире выделяются материальные системы различного назначения. Все, что происходит в процессе функционирования материальных систем, может быть описано в форме сообщений. Появление сообщений о событиях, происходящих в материальной системе, представляет собой информационное отображение материальных процессов.
Сообщение может быть выражено на естественном языке, однако часто применяют форматированные сообщения, когда выделяются опорные свойства (параметры) происходящего события и в сообщении приводятся названия свойств и их значения.
Пример. На склад №2 01.02.07 поступили станки от завода «Динамо» в количестве 50 шт. по цене 200 тыс. руб.
Форматированный вариант сообщения
Название параметра | Значение параметра |
Получатель | Склад №2 |
Отправитель | Завод «Динамо» |
Изделие | Станок |
Дата | 01.02.07 |
Цена | 200 тыс. руб. |
Количество | 50 шт. |
Таких сообщений о поступлении изделий на склады предприятия появляется достаточно много. Они совпадают по названиям параметров и различаются по значениям параметров. В этом случае удобно представление в виде таблицы:
Получатель | Отправитель | Изделие | Дата | Цена | Количество |
Склад №2 | З-д «Динамо» | Станок | 01.02.07 | 200 | 50 |
Склад №8 | З-д «Каучук» | Шина | 09.02.07 | 80 | 100 |
Склад №4 | З-д АТЭ-2 | Реле | 23.05.07 | 10 | 180 |
Многие сообщения легко разделяются на компоненты и представляются в форматированном виде. Форматированные сообщения – это наиболее массовый вид сообщений, хранимых и обрабатываемых в ЭИС. Вместе с тем существует экономическая информация, которую практически невозможно форматировать, например, приказы по предприятию.
Таким образом, данные в ЭИС могут храниться в свободном и фиксированном форматах. Сообщения в фиксированном формате наиболее удобно хранить в виде базы данных (БД).
БД – набор сообщений, удовлетворяющих требованиям:
- являются истинными для соответствующей материальной системы;
- непротиворечивы по отношению друг к другу и к концептуальной схеме.
Концептуальная схема (от слова concept – понятие) – представляет собой описание структуры всех единиц информации, хранящихся в БД.
Любая экономическая система представляет собой совокупность связанных ресурсов и процессов. К ресурсам относятся, например, рабочие и служащие, сырье и материалы, станки, деньги, изделия и полуфабрикаты. Процесс – это преобразование одного набора ресурсов в другой набор ресурсов. Одновременно могут происходить многие процессы. Так, процесс производства изделий использует входные ресурсы – рабочую силу, материалы и оборудование, а на выходе процесса получаются готовые изделия или полуфабрикаты. Завершение процесса производства позволяет выполнить другие процессы, например, передачу продукции на склад.
Взаимосвязанные ресурсы и процессы экономической системы можно описать в терминах предметной области.
Предметной областью называются элементы материальной системы, информация о которых хранится и обрабатывается в ЭИС.
Информационным отображением всей предметной области экономического объекта служит информационная база ЭИС. Информационная база состоит из одной или нескольких БД.
Вопросы для самоконтроля
1. Назовите три составляющие теории баз данных.
2. Каковы цель и задачи дисциплины «Базы данных»?
3. Какая информация называется экономической? Каковы ее отличительные черты?
4. Дайте определение процесса управления и назовите цели управления.
5. Чем отличается понятие «управление» в кибернетике от понятия «управление» в экономике?
6. Дайте определения системы, информационной системы и экономической информационной системы.
7. Опишите структуру экономической информационной системы. Какие потоки информации проходят через нее?
8. Каково назначение функциональных и обеспечивающих подсистем экономической информационной системы?
9. Дайте определения банка данных.
10. Каковы основные требования к базе данных?
11. Дайте определение предметной области. Приведите примеры предметных областей.
Тема 2. Основные компоненты банка данных и их взаимодействие.
1. Основные компоненты банка данных.
БнД включает в себя следующие компоненты:
1. БД (database), которая является ядром БнД. БД – это совокупность взаимосвязанных именованных данных, описание, хранение и манипуляция которыми проводится по общим правилам.
2. СУБД (или диспетчер БД) (DBMS – Database Management System) – это специальный пакет программ, который централизованно обеспечивает контролируемый доступ к данным и управление ими.
3. Вычислительная система – это весь комплекс технических средств, задействованных в автоматизированном БнД (сервер, телекоммуникации и т. д.).
4. Словарь данных (data dictionary) (репозиторий), или системный каталог (system catalog) - централизованное хранилище метаинформации. Метаинформацией (или метаданными (meta-data)) называется описание структуры БД (схема БД), модель предметной области, информация о пользователях и их правах, описание формы входных и выходных документов, т. е. «информация об информации», «данные о данных».
5. Персонал БнД – это специалисты, которые обеспечивают создание, работу и развитие БнД. Особое место среди персонала БнД отводится администрации БнД.
Администрация БнД (АБД) (Database Administrator (DBA)) – лицо или группа лиц, реализующих управление информационными процессами в БнД, поддержание целостности (непротиворечивости) и защиту данных, координацию деятельности пользователей.
2. Функциональное назначение компонентов АБнД.
2.1. База данных.
Первой попыткой компьютеризировать ручные картотеки было создание файловых систем. Файловые системы были разработаны в ответ на потребность в получении более эффективных способов доступа к данным. Однако, вместо организации централизованного хранилища всех данных предприятия, был использован децентрализованный подход, при котором сотрудники каждого отдела работали со своими собственными данными. Т. е. файлы с дублирующей информацией создавались для каждой отдельной задачи. Например, приложения, связанные с кадровым учетом, с начислением заработной платы и с планированием учебной нагрузки, могут содержать одни и те же данные о преподавателе: фамилию, должность, ученую степень, ученое звание, подразделение. При этом значительную часть данных приходилось вводить многократно.
Ограничения, присущие файловым системам:
- Разделение и изоляция данных. Когда данные изолированы в отдельных файлах, доступ к ним весьма затруднителен.
- Значительная избыточность, дублирование данных. Дублирование данных сопровождается неэкономным расходованием ресурсов, поскольку на ввод избыточных данных требуется затрачивать дополнительные время, деньги и память.
- Противоречивость содержимого одноименных полей, нарушение целостности данных.
- Зависимость от данных. Физическая структура и способ хранения записей файлов данных жестко зафиксированы в коде программ приложений. Изменить существующую структуру данных достаточно сложно.
- Трудности в соблюдении стандартов разного уровня, необходимых для обмена данными между вычислительными центрами. Неполная автоматизация приводила к разнообразным нестыковкам и дополнительным затратам на параллельные технологии.
- Несовместимость форматов данных.
Все перечисленные выше ограничения файловых систем являются следствием двух факторов:
1. Определение данных содержится внутри приложений, а не хранится отдельно и независимо от них.
2. Помимо приложений не предусмотрено никаких других инструментов доступа к данным и их обработки.
Для повышения эффективности работы необходимо использовать новый подход, а именно БД и СУБД.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
