6.3. Поняття і класифікація абд

АБД — це система інформаційних, математичних, програмних, мовних, організаційних і технічних засобів, які необхідні для ін­тегрованого нагромадження, зберігання, ведення, актуалізації, по­шуку і видачі даних.

АБД можна класифікувати за різними ознаками.

1. За призначенням АБД бувають:

• інформаційно-пошукові;

• спеціалізовані за окремими галузями науки та техніки;

• банки даних для автоматизації задач організаційно-еконо­мічного управління;

• банки даних для систем автоматизації наукових досліджень і виробничих випробувань;

• банки даних для систем автоматизованого проектування.

2. За архітектурою обчислювального середовища АБД бува­ють централізовані і розподілені.

3. За видом інформації, що зберігається, розрізняють банки да­них, банки документів і банки знань.

4. За мовою спілкування користувача з БД розрізняють систе­ми з базовою мовою (відкриті системи) та власною мовою (за­криті системи).

У відкритих системах мовним засобом спілкування з БД є одна з мов програмування, наприклад Фортран, Паскаль тощо. В таких системах для спілкування з БД потрібний посередник, тобто про­граміст, який володіє вибраною мовою програмування.

Закриті системи мають власну мову спілкування, що, як пра­вило, набагато простіша за мови програмування. Тому в таких сис­темах не потрібний посередник-програміст для спілкування з БД. Самі користувачі за відповідної підготовки зможуть працювати з БД.

6.4. Склад абд

Основними складовими компонентами АБД є база даних (БД) і система управління БД (СУБД).

База даних — це поіменована, структурована сукупність взає­мопов'язаних даних, які характеризують окрему предметну область і перебувають під управлінням СУБД. БД являє собою інте­гроване сховище даних, яке призначене для використання багать­ма споживачами і забезпечення незалежності даних від приклад­них програм. Зв'язок кінцевих користувачів та прикладних про­грам з БД відбувається через СУБД, яка є інтерфейсом між кори­стувачами і БД.

Під предметною областю розуміють один чи кілька об'єктів управління (або певні їх частини) , інформація яких моделюється за допомогою БД і використовується для розв'язування різних функціональних задач.

Усі дані, які зберігаються в БД, поділяються на фонд і архів даних. Такий поділ пов'язаний з різницею в технологічних режи­мах використання даних.

Фонд даних — це активні дані, з якими постійно працюють прикладні програми, які зберігаються на вінчестері і перебувають безпосередньо під управлінням СУБД.

Архіви — це копії файлів БД, які зберігаються на магнітних стрічках, сидеромах, гнучких магнітних дисках чи вінчестері ін­шої (резервної) ЕОМ. В архівах зберігаються неактивні дані, що вже відпрацювали, але які необхідно зберігати згідно із законо­давчими та нормативними актами досить тривалий час. В архівах також можуть зберігатись страхові копії файлів БД, які викорис­товуються для відновлення БД на випадок її зруйнування через різні збої.

Особливістю БД є те, що вона складається з даних та їх опису. Опис даних називають метаданими. Метадані дають змогу реалі­зувати незалежність даних від прикладних програм. При файло­вій організації даних потрібно в кожній прикладній програмі пов­ністю описати структури відповідних інформаційних файлів, не залежно від того, скільки полів обробляється в тій чи іншій про­грамі. При використанні БД у програмі потрібно описувати лише поля, потрібні для обробки. Отже, метадані є незалежними від прикладних програм і являють собою самостійний об'єкт для зберігання.

В АБД існує ще таке поняття, як словник даних (СД). СД дуже важливий, особливо в умовах колективного використання даних, оскільки забезпечує вирішення проблеми вірогідності, надлишковості і контролю за раціональним зберіганням та використан­ням даних.

Словник даних (репозитарій) необхідний для збереження ме-таданих. Словник даних може містити відомості про джерело інформації, формати та взаємозв'язок між даними, відомості про частоту виникнення і характер використання даних, терміни ко­ригування і осіб, відповідальних за це, і т.ін. Отже, СД являє со­бою базу даних про дані як особливий вид ресурсу.

Одне з основних призначень СД — документування даних. Нагромадження інформації про дані потрібно починати вже на ранніх стадіях проектування. Йому відводиться роль засобу цент­ралізованого ведення та управління даними на всіх етапах проек­тування системи, а також забезпечення ефективної взаємодії між всіма користувачами в розподіленій БД. У СД може бути занесе­на інформація про місце фізичного зберігання даних, а також ві­домості про обмеження секретного характеру, безпеки, доступу та інші питання, що характеризують фізичні параметри БД.

Усі питання, пов'язані з веденням СД, розглядатимемо далі в контексті із СУБД та автоматизованою формою його ведення. Зауважимо, проте, що всі СУБД мають у своєму складі цей засіб. Наприклад, широко відомі СУБД сім'ї dBASE, що не мають СД. В такому разі потрібно вести СД вручну чи писати відповідні програми ведення такого словника.

Пакет програм ведення СД може інтегруватися із СУБД чи бути незалежним. На сучасному ринку програмних засобів є СУБД, які мають у своєму складі засоби автоматизованого ве­дення СД.

Як приклад СУБД, що має у своєму арсеналі такий засіб як словник даних є СУБД Oracle. Словник Oracle — це один з важ­ливих компонентів, що містить імена користувачів; права та при­вілеї, які їм надаються; імена об'єктів БД (таблиць та їх представ­лень, індексів, синонімів, тощо); перелік обмежень на таблиці; журнальну інформацію, наприклад, відомості про доступ до таб­лиць та внесення до них змін.

Інформація словника Oracle розбита по категоріях: для кінце­вого користувача, проектувальника і адміністратора. Словник ві­дображає та зберігає поточний стан бази даних, всі зміни в струк­турах БД записуються в словник безпосередньо після виконання процедур по їх зміні.

Словником даних користуються всі користувачі в обсязі, який дозволяють їх привілеї.

До складу АБД обов'язково входить такий компонент, як СУБД, що є комплексом програмних і мовних засобів загального та спеціального призначення, необхідних для створення БД, під­тримки її в актуальному стані, маніпулювання даними й органі­зації доступу до них різних користувачів чи прикладних програм в умовах чинної технології обробки даних.

Усі численні функції СУБД можна згрупувати так:

1. Управління даними. Завданнями управління даними є підго­товка даних та їх контроль, занесення даних до бази, структуризація даних, забезпечення їх цілісності, секретності.

2. Доступ до даних. Пошук і селекція даних, перетворення да­них до форми, зручної для подальшого використання.

3. Організація і ведення зв'язку з користувачем: ведення діа­логу, видача діагностичних повідомлень про помилки в роботі з БД і т.д.

Крім БД і СУБД до складу АБД входять мовні, технічні та ор­ганізаційні засоби. Розглянемо кожний із них.

Мовні засоби потрібні для опису даних, організації спілкуван­ня та виконання процедур пошуку і різних перетворень з даними. Класифікацію мовних засобів АБД наведено на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Схема класифікації мовних засобів АБД

Ця класифікація, розроблена американським комітетом CODA-SYL з проектування та створення БД, має загальний характер і орієнтована на різні СУБД. Проте не кожна СУБД, які тепер ви­користовуються на практиці і поширені на ринку програмних продуктів, має весь набір зазначених мовних засобів.

Мова опису даних (МОД) застосовується на різних рівнях абс­тракції: зовнішньому, логічному і внутрішньому. Згідно з пропо­зиціями CODASYL мови опису даних на логічному (концептуа­льному) і внутрішньому рівнях незалежні і різні. Проте в біль­шості промислових СУБД немає поділу на дві окремі мови опису логічної і фізичної організації даних, а існує єдина мова, яка ще називається мовою опису схем. Наприклад, у відомих і широко використовуваних на практиці СУБД сім'ї DBASE застосовуєть­ся єдина мова опису даних для подання їх на логічному і фізич­ному рівнях. Ця мова має свій синтаксис. Так, наприклад, ім'я файла має не перевищувати восьми символів, а ім'я поля — деся­ти, при цьому кожне ім'я має починатися з букви, поля календар­ної дати позначаються символом D (DATA), символьні поля — С (CHARACTER), числові — N (NUMERIC), логічні — L (LOGICAL), приміток — М (MEMO). Опис всіх імен, типів і розмірів полів зберігається в пам'яті разом з даними, ці структури при потребі можна проглянути й виправити.

Якщо логічний і фізичний рівні розділені, то до складу СУБД має входити мова зберігання даних.

У деяких СУБД використовується ще мова опису підсхем (МОД — ПС), яка потрібна для опису частини БД, що відбиває інформаційні потреби окремого користувача чи прикладної програми.

Мова опису даних на зовнішньому рівні — це мова, яка вико­ристовується для опису потреб користувачів та прикладних про­грам, при створенні інфологічної моделі БД. Ця мова не має нічо­го спільного з мовами програмування. Наприклад, мовними засо­бами для інфологічного моделювання є звичайна мова чи її під-множина, а також мова графів і матриць.

Мова маніпулювання даними (ММД) — це мова, яка викорис­товується для обробки даних, їх перетворень і написання програ­ми. ММД може бути базовою чи автономною.

Базова мова (відкриті системи) — це одна з традиційних мов програмування — БЕЙСІК, СІ, ФОРТРАН тощо. Використання базових мов як ММД звужує коло осіб, які можуть безпосередньо звертатися до БД, оскільки для цього потрібне знання мови про­грамування. У такому разі для спрощення спілкування кінцевих користувачів з БД у деяких СУБД передбачена мова ведення діа­логу і мова запитів, які простіші для опанування порівняно з мо­вою програмування.

Автономна ММД (закрита система) — це власна мова СУБД, яка дає змогу виконувати різні операції з даними.

В сучасних СУБД для спрощення процедур пошуку даних в БД передбачена мова запитів. Найпоширенішими мовами запи­тів є дві мови SQL та QBE.

Мова запитів SQL (Itructured Englilh Query Language — структурована англійська мова запитів) була створена фірмою IBM в рамках роботи над проектом побудови системи управління реляційними базами даних на початку семидесятих років. Американ­ським національним інститутом стандартів (ANSI) ця мова по­кладена в основу стандарту мов реляційних баз даних, яка була прийнята і Міжнародною організацією стандартів (ISO). Ядром існуючого зараз стандарт SQL-86, який часто називають SQL-2 чи SQL-92, є функції, які реалізовані практично в усіх відомих комерційних варіантах мови, а повний стандарт включає такі удосконалення, які ще деяким розробникам потрібно буде реалі­зувати.

Крім стандарту SQL-86, існує комерційний стандарт мови SQL, який розроблений консорціумом виробників баз даних — SQL Access Group. Ця група створила такий варіант мови, який використовується більшістю систем і дозволяє їм «розуміти» одна одну. Було розроблено стандартний інтерфейс мови CLІ (Common Language Interface) для всіх основних варіантів мови SQL. Фір­мою Microsoft цей інтерфейс було формалізовано і він отримав назву ODBC (Open Databalse Connectiviti — відкритий доступ до даних). ODBC — це драйвер, що забезпечує інтерфейс доступа до даних, які зберігаються, під управлінням різних СУБД. За допомо­гою ODBC вирішується проблема розуміння СУБД одна одною.

Мова запитів QBE (Query By Example) — це реалізація запитів по зразку у вигляді таблиць. Для визначення запиту до БД корис­тувач повинен заповнити таблицю QBE, яка надається системою і визначити в ній критерії пошуку, вибору та перетворення даних.

До інших мовних засобів можна віднести мову ведення слов­ника даних.

До технічних засобів АБД належать процесори, пристрої вводу і виводу даних, запам'ятовуючі пристрої, модеми, канали зв'язку. У кожному конкретному разі залежно від особливостей СУБД та особливостей об'єкта управління проектується і різна конфігура­ція технічних засобів. У технічній документації на СУБД зазна­чається мінімальна конфігурація технічних засобів, яка необхідна для організації БД, а також подаються різні обмеження на склад і кількість технічних засобів.

Тепер поряд з універсальними технічними засобами запрова­джуються спеціальні машини баз даних, які безпосередньо призначені лише для зберігання та ведення баз даних. Потреба ство­рення спеціальних машин БД, які реалізують на апаратному рівні функції СУБД, пов'язана з необхідністю звільнення обсягів пам'яті, що мають відводитися для зберігання даних на тих ЕОМ, які ви­конуватимуть операції обробки даних.

Організаційні засоби АБД охоплюють персонал, який пов'я­заний зі створенням і веденням БД, а також систему нормативно-технологічної і інструктивно-методичної документації з органі­зації та експлуатації БД.

Певна посадова особа чи група таких осіб, які забезпечують створення, ведення і підтримку БД в актуальному стані, назива­ється адміністрацією АБД. Основні функції адміністратора: спі­льна робота з проектувальниками задач для визначення умов ви­користання БД; розробка опису БД і початкове завантаження її; підтримка цілісності БД, організація захисту зберігання даних; відновлення БД у разі виникнення помилок програмного забезпе­чення чи збоях пристроїв, які призводять до руйнування БД; на­громадження статистики щодо роботи з БД, реорганізація та рес­труктуризація БД згідно зі зміною потреб, забезпечення безпеки даних шляхом санкціонування доступу до них.

В умовах монопольного використання ПК функції адміністра­тора виконуються користувачем і частково програмістом, відпо­відальним за супровід тієї чи іншої системи. Користувач відпові­дає за завантаження БД та її підтримку в актуальному стані, програміст — за функції відновлення БД у випадках її зруйну­вання. В умовах колективного використання ПЕОМ, об'єднаних в мережу, функції адміністратора виконуються спеціально при­значеними адміністраторами.