Бази даних - студопедія
Історія розвитку БД обумовлена появою і розвитком комп'ютерної техніки і може бути розділена на три основних етапи. Початковий етап був ознаменований створенням першого покоління БД. Закономірно, що він збігся з періодом створення та розвитку великих ЕОМ (ТаТаТа), які разом з БД першого покоління склали апаратно-програмну платформу великих інформаційних систем. Технологія баз даних виникла з реалізацією 1М8 - програмного продукту компанії ШМ, який забезпечував управління даними, організованими в формі ієрархій. Важливим внеском 1М8 стало широке поширення уявлення про те, що дані мають самостійну цінність і що вони повинні управлятися незалежно від будь-якого окремого додатка. Так виникла перша система управління БД або СУБД. До цього додатка володіли власними файлами даних, які часто дублювали дані з інших файлів. При використанні систем БД дублювання даних істотно скоротилося, що полегшило їх підтримку.
Моделі даних, - як IMS, так і її вельми широко відомий наступник СODASYL, - ґрунтувалися на графових структурах даних.
З одного боку, БД першого покоління були, як правило, закритими системами, для яких не забезпечувалася переносимість (мобільність) прикладних програм. Ці БД не мали засобів автоматизації програмування і були дуже дороги. З іншого боку, вони виявилися на рідкість довговічними: розроблене на їх основі програмне забезпечення використовується і в наші дні, а великі ЕОМ і раніше зберігають величезні масиви актуальної і сьогодні інформації.
Другий етап у розвитку БД почався зі створення реляційної моделі даних
Для реляційних систем характерні:
- управління розподіленими базами даних;
- паралельна обробка запитів і многопотоковая архітектура;
- технологія тиражування даних і ряд інших сучасних досягнень в області обробки даних.
Реляційні БД являють собою складні багатофункціональні програмні системи, що діють у відкритій розподіленої середовищі.
Тим часом вже в середині 80-х рр. з'явилася необхідність розглядати питання, що виходять за рамки реляційної моделі. Для зберігання елементів даних реляційні СУБД підтримували набір стандартних типів даних, таких як цілі числа, числа з плаваючою комою і рядки символів. Над цими даними можна виконувати набір стандартних, досить простих операцій. Але вже скоро стало ясно, що традиційних типів даних реляційних СУБД і функцій пошуку SQL для обробки даних виявляється недостатньо. Крім того, вимоги до додатків, що обробляють дані, настільки різняться, що їх неможливо задовольнити за рахунок будь-яких визначених розширень мови. Тому потрібні були не тільки нові типи даних і нові функції, скільки засоби, що дозволяють визначати нові типи даних і функції їх обробки.
Ці завдання багато в чому вирішили об'єктно-орієнтовані СУБД, що з'явилися ще на початку 80-х років, але які стали повноцінними комерційними продуктами лише на початку 90-х і ознаменували третій етап у розвитку БД.
Об'єктно-орієнтована модель даних і об'єктно-орієнтовані БД грунтуються на принципах об'єктно-орієнтованого програмування. Ця модель даних була першою спробою створення постреляціонной розширюється моделі даних.
З'явилися і постреляціонних гібридні моделі даних:
- об'єктно-реляційна модель даних, в якій об'єктно-орієнтовані можливості вбудовуються в реляционное підставу;
- об'єднана об'єктно-орієнтована модель даних, в якій об'єктно-орієнтовані можливості вбудовуються в модель даних, яка об'єднує мережеву і реляційну моделі.
Об'єктно-орієнтовані і об'єктно-реляційні БД є представниками третього покоління БД.
На найближче десятиліття передбачені наступні основні напрямки розвитку БД:
- створення засобів зберігання і обробки графічних образів. Сучасні СУБД вже дозволяють зберігати потенційно необмежені бітові рядки;
- розробка просторових баз даних, в яких потрібна робота з просторовою інформацією (наприклад, картографічні програми). Сьогодні всі розвинені СУБД (Огас1е, dв2 і т.д.) підтримують управління просторовою інформацією;
- розробка засобів зберігання і пошуку в повнотекстових базах даних, що підтримують інформаційно-пошукові системи;
- створення розширюваних архітектур СУ БД на основі як реляційних, так і об'єктно-орієнтованих і об'єктно-реляційних баз даних. При цьому ведуться розробки повнофункціональних СУБД, що підтримують можливості для користувача розширень і інструментаріїв, що дозволяють створювати необхідну користувачам систему;
- розробка методів організації видобутку даних, сховищ даних, репозитаріїв;
- розробка баз даних, заснованих на правилах, і баз знань.
Архітектура системи баз даних
Архітектура системи БД складається з наступних чотирьох компонентів:
- апаратне забезпечення (по суті є комп'ютером або комп'ютерною мережею, в якій створюється система БД);
Поле - найменша пойменована одиниця даних.
Запис - пойменована сукупність полів.
Файл - пойменована сукупність записів, що зберігаються зазвичай на зовнішньому пристрої, що запам'ятовує (магнітному диску, СD RОМ і т. П.). У загальному випадку під терміном «файл» мається на увазі абстрактний набір даних-записів, який на практиці може і не збігатися з фізичним дисковим файлом. Правила іменування файлів, спосіб доступу до зберігаються в файлі даними і структура цих даних залежать від конкретної системи управління файлами і від типу файлу. Для того, щоб мати можливість брати з файлу окремі записи, кожного запису присвоюють унікальне ім'я або номер, який служить її ідентифікатором і розташовується в окремому полі. Цей ідентифікатор називають ключем запису.
Серед безлічі всіляких файлів можна виділити наступні типи:
- файли з текстами програм; такі файли є вхідними параметрами компіляторів, які, в свою чергу, формують файли, що містять об'єктні модулі;
- файли об'єктних модулів, логічна структура яких невідома файлової системи; ця структура підтримується відповідними програмами систем програмування;
Таким чином, файлові системи зазвичай забезпечують зберігання слабо структурованої інформації, залишаючи подальшу структуризацію прикладним програмам. При цьому системи управління файлами мають такі недоліки:
- в них не враховується внутрішня структура записів, і вони не можуть обробляти запити, які передбачають знання такої структури;
- вони мають незадовільну підтримку правил безпеки і цілісності інформації, а також практично не забезпечують відновлення даних;
- на рівні управління файлами не створюється словника даних, що містить дані про дані, тобто метадані;
- не забезпечується незалежність даних.
Система баз даних спрощено може розглядатися як комп'ютеризована система зберігання записів-даних, а сама база даних - як сховище сукупності файлів даних, призначених для спільного використання. Користувач такої системи БД має можливість виконувати цілий ряд операцій над записами:
- додавати записи в БД;
- видаляти записи з БД;
- модифікувати записи в БД;
- здійснювати пошук записів в БД і ін.
Таким чином, система баз даних є комп'ютеризованою системою для зберігання, зміни і надання інформації (даних) на вимогу.
Можна виділити три рівня внутрішньої архітектури системи БД, які одночасно відображають три рівня абстрагування даних в БД:
- внутрішній або фізичний рівень - це рівень, найбільш близький до фізичних даних;
- зовнішній рівень - це рівень, найбільш близький до користувачів і способам представлення даних для окремих користувачів;
- логічний рівень - проміжний рівень між двома першими.