Экономическая информатика. Введение в экономический анализ информационных систем. Учебник

Лугачев М.И., Анно Е.И., Когаловский М.Р., Липунцов Ю.П., Скрипкин К.Г., Смирнов С.Н., Смирнова Е.Е.

Возрастное ограничение: 0+ Жанр: Экономика Издательство: МГУ Дата размещения: 14.01.2016 ISBN: 9785392172870 Язык: Объем текста: 850 стр. Формат: epub

Оглавление

Уважаемый читатель!

Предисловие

Раздел I. Экономическая информатика и информация

Глава 1. Объект, предмет и метод экономической информатики

Глава 2. Данные, информация и знания. Измерение и применение

Глава 3. Экономическая информация как стратегический ресурс

Раздел II. Техническое и программное обеспечение информационных систем

Глава 4. Основы автоматизации обработки информации

Глава 5. Организация и функционирование компьютеров

Глава 6. Компьютерные сети

Глава 7. Программное обеспечение компьютерных систем

Раздел III. Базовые технологии информационных систем

Глава 8. Основы технологий баз данных

Глава 9. Основы технологий текстового поиска

Глава 10. Технологии Веб

Раздел IV. Основы использования информационных систем в управлении

Глава 11. Классификация информационных систем

Глава 12. Информационная система и управление

Глава 13. Реализация стратегии компании с использованием информационных технологий

Раздел V. Управление современными информационными системами

Глава 14. Управление службой информационных систем: функции, процессы, метрики

Глава 15. Оценка затрат на сопровождение и развитие информационных систем

Глава 16. Проекты развития информационных технологий и перестройка организации

Глава 17. Стандартные методики внедрения сложных ИС. Экономический анализ проекта внедрения ис, осуществляемого по стандартной методике

Глава 18. Обеспечение безопасности и надежности функционирования информационных систем

Раздел VI. Электронный бизнес

Глава 19. Основные понятия электронного бизнеса

Глава 20. Основные модели электронного бизнеса

Глава 21. Технологические решения для электронного бизнеса

Глава 22. Платежные системы электронного бизнеса

Раздел VII. Социальные и правовые аспекты применения информационных систем

Глава 23. Право и этика в применении информационных систем

Глоссарий

Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгу

Глава 8.
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЙ БАЗ ДАННЫХ

В комплексе информационных технологий, используемых в разработках современных информационных систем, одно из центральных мест принадлежит технологиям баз данных. В этой главе вводятся основные понятия, рассматриваются ключевые подходы и возможности инструментальных средств, используемых в технологиях баз данных, обсуждаются перспективы их развития.

8.1. ИСТОКИ ТЕХНОЛОГИИ БАЗ ДАННЫХ

Термин «база данных» впервые прозвучал в начале 60-х годов прошлого века, когда был создан ряд программных систем, воплотивших некоторые принципы технологий баз данных.

Рождению технологий баз данных предшествовал период, когда средства вычислительной техники уже позволяли решать задачи, связанные с обработкой больших объемов данных, для хранения которых использовались устройства внешней памяти на магнитных лентах.

Для управления данными, хранимыми во внешней памяти, использовались системы управления файлами. Такие системы стали разрабатываться как функциональные компоненты операционных систем практически для всех аппаратных платформ. Для выполнения нужной операции над файлом прикладная программа должна с помощью соответствующей команды обратиться к системе управления файлами точно так же, как она обращается к другим компонентам операционной системы для выполнения операций ввода-вывода данных, распределения памяти и т.д.

Единицей доступа программы к данным, содержащимся в файле, является запись — содержимое некоторой последовательности ячеек памяти. При использовании магнитных лент в качестве носителей данных во внешней памяти применяется последовательный доступ к записям файла. При этом они просматриваются и обрабатываются последовательно одна за другой в порядке их размещения в файле. Значительные затраты времени доступа связаны с необходимостью механической перемотки магнитной ленты для поиска ее участка, где хранятся записи нужного файла.

Кроме того, важно отметить, что файловой системе неизвестна структура записей файла. Сведения об их содержании известны программисту, создающему прикладные программы, в которых данный файл используется, и он «зашивает» эти свои знания в программы. При изменении организации записей файла возникает необходимость вносить соответствующие изменения в программный код. Это обстоятельство порождает дополнительные сложности, когда изменяется организация файла, используемого в нескольких программах.

Возможности управления данными, организованными в виде файлов, широко используются до настоящего времени в разработках программного обеспечения. Однако еще на пороге 60-х годов XX в. началось активное использование средств вычислительной техники для решения класса задач, в которых предусматривалась обработка больших объемов экономических данных, — учет запасов на складе, прием и обработка заказов, обработка товарно-транспортных накладных и т.п. При решении таких задач предусматривалось обеспечение ввода записей в файлы, обновление содержащихся в них значений элементов данных, удаление записей, слияние файлов с записями одинаковой структуры, обеспечивались отбор записей в файле по заданному критерию, сортировка и группировка таких записей данных, генерация на основе записей, содержащихся в файлах, сведений для пользователя (отчетов) — как правило, табличной формы, возможно, с агрегированием данных, с промежуточными итогами по некоторым элементам данных для групп записей и с полными итогами по всему отчету.

Активизации этого направления использования вычислительной техники в значительной мере способствовало появление в 1961 г. языка программирования Кобол, который стал основой систем автоматизации программирования задач указанного класса. Несмотря на их активное применение на практике, технологии, основанные на использовании магнитных лент с их последовательным доступом в качестве внешней памяти компьютеров того времени, а также ограниченные возможности управления данными, обеспечиваемые системами управления файлами, существенно сдерживали развитие средств решения подобных задач.

Появление в начале 1960-х годов устройств памяти прямого доступа на магнитных дисках открыло принципиально новые возможности. Были разработаны более тонкие методы управления большими объемами данных во внешней памяти, которые обеспечивали возможности поддержки сложных структур данных, более высокий уровень гранулярности доступа к данным (возможность доступа к отдельным элементам данных, составляющим запись, а не только к полной записи), минимизацию избыточности данных и эффективный доступ к ним благодаря свойствам таких устройств памяти. Именно на этом этапе родилась концепция базы данных и стали разрабатываться основы технологий баз данных, появились первые программные средства для управления базами данных.

Ранние механизмы управления данными, основанные на концепции базы данных, первоначально разрабатывались с ориентацией главным образом на указанный выше класс задач, а реализующее их программное обеспечение было предназначено для обеспечения доступа прикладных программ к представленным во внешней памяти данным. Однако за прошедшие четыре десятилетия интенсивного развития сформировались развитые технологии баз данных, обеспечивающие возможности эффективного использования их инструментария во многих сферах применения, позволяющие оперировать данными в базах данных не только прикладным программам, но и непосредственно в интерактивном режиме специалистам в конкретных областях деятельности. Разработана теория систем баз данных. Сформировалась мощная индустрия производства программного обеспечения для разработки, поддержки и использования баз данных.

Технологии баз данных стали необходимым инструментом разработки широкого класса информационных систем.

8.2. ПРЕДМЕТНАЯ ОБЛАСТЬ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ И ЕЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Первоначально концепции баз данных начали формироваться в связи с потребностями эффективного управления данными, хранимыми во внешней памяти, при исполнении использующих их прикладных программ. Однако довольно скоро стало ясно, что управление хранимыми данными не только является важной проблемой, связанной с разработкой программного обеспечения. Оно имеет непосредственное отношение и к созданию информационных систем.

Еще на ранней стадии развития информационных систем, предшествующей времени зарождения технологий баз данных, было принято различать два класса информационных систем — документальные и фактографические.

К числу документальных информационных систем ранее относили значительно более узкий класс систем, чем в настоящее время. Эти системы, называемые теперь текстовыми системами, служат для работы с документами на естественных языках — с библиографическими описаниями публикаций, с полными текстами журнальных статей, монографии, научных отчетов, диссертаций, законодательных актов и т.д. Сегодня понятие документальной системы трактуется более широко. Предполагается, что системы этого класса оперируют не только текстовыми документами, но и информационными ресурсами, представленными в других средах, например изображениями, видео, аудио и т.п.

Фактографические информационные системы оперируют фактами, представленными с помощью структурированных различными способами данных. Ранние системы этого класса были предназначены главным образом для выполнения простейших поисковых функций — поиска объектов по заданному набору их свойств или поиска свойств заданных объектов. Именно в информационных системах этого класса нашли применение технологии баз данных, которые в довольно короткий период времени вытеснили другие подходы в разработках фактографических информационных систем и радикально обогатили их функции. Термин «фактографическая информационная система» постепенно вышел из употребления. Ему на смену пришел термин «система базы данных». Смысл этого термина мы определим позднее, а прежде рассмотрим некоторые вопросы, связанные с информационными системами, которые основаны на технологиях баз данных.

Ключевой момент в том, что назначение каждой такой информационной системы заключается в поддержке динамической информационной модели некоторой части реального мира, которую принято называть предметной областью системы. Для занятия любым видом деятельности на протяжении определенного периода времени — экономическими исследованиями, планированием производства или поставок продукции, поиском нужного товара на рынке, мониторинга состояния окружающей среды — необходимы сведения о состоянии той части реального мира, с которой эта деятельность связана, а также о характеристиках происходящих в ней процессов. Получение таких сведений требует проведения регулярных (периодических или апериодических) натурных измерений или наблюдений в реальном мире.

Однако натурные измерения или наблюдения не всегда могут быть осуществлены в отведенное для них время вообще или в полном объеме в связи с большой их трудоемкостью, высокой стоимостью, недоступностью объекта измерения (наблюдения) или по другим причинам. В таких ситуациях на помощь приходят компьютерные динамические информационные модели реальности. Информационная модель отличается от моделей других видов — физических, математических и т.д. тем, что такая модель материализуется в виде совокупности информационных ресурсов. При использовании технологий баз данных такую модель можно было бы назвать «данновой» моделью.

Информационная модель, адекватно (относительно информационных потребностей пользователей) отражающая состояние реальности или реальных процессов, позволяет получать многие необходимые сведения с ее помощью, избавляя тем самым от необходимости натурных измерений. При этом обычно не только уменьшаются затраты времени, но часто снижается и стоимость получения нужных сведений. Базы данных в информационных системах являются основными компонентами таких поддерживаемых компьютерными средствами моделей.

Под динамической моделью понимается модель, изменяющаяся во времени. Это — «живая», действующая модель, в которой отображаются изменения, происходящие в предметной области. Информационная система, которая поддерживает такие модели, должна обладать памятью, позволяющей ей сохранять не только сведения о текущем состоянии предметной области, но и в некоторых случаях ее предысторию.

При разработке информационной системы предметная область рассматривается прежде всего как некоторая совокупность реальных сущностей (объектов реальности), которые представляют интерес для пользователей данной системы. Разумеется, при рассмотрении реальных сущностей в контексте каждой конкретной системы мы абстрагируемся от их свойств, не представляющих интереса в данном случае. Признание какого-либо свойства представляющим или не представляющим интерес носит относительный характер. Свойства сущности, которые представляют интерес в рамках одной системы, могут, естественно, остаться вне сферы внимания другой предметной области, которой данная сущность также принадлежит.

Представление предметной области в терминах конкретных сущностей оказывается чаще всего громоздким, необозримым, не позволяет четко выкристаллизовать ее структуру. Поэтому в большинстве случаев прибегают к типизации сущностей предметной области. При этом все потенциальное множество сущностей предметной области разбивается на именованные группы сущностей, однородных по структуре и поведению (относительно рамок рассматриваемой предметной области), называемые типами сущностей. При этом естественно предположить, что все «экземпляры» сущностей одного типа (далее для краткости называемые просто сущностями) обладают одинаковыми наборами свойств (атрибутов), и таким образом можно условно считать эти их свойства свойствами типа.

На практике анализ и синтез структуры предметной области могут осуществляться и в дедуктивной форме, когда уже изначально выявляются типы сущностей, устанавливаются общие свойства всех принадлежащих им сущностей и эти свойства принимаются за свойства типа. Свойства типа «делегируются» каждому экземпляру сущностей данного типа.

Подход к представлению предметной области, основанный на типизации ее сущностей, конечно, не является единственно возможным. Но в случаях, когда он приемлем, задача моделирования предметной области и операции над моделью становятся более формализованными.

Каждая сущность предметной области отличается от других сущностей, имеет свою индивидуальность. Естественно, эти различия должны иметь место и в рамках множества экземпляров сущностей каждого типа. Каждая сущность должна быть отличимой от других сущностей того типа, к которому она отнесена. Для поддержки индивидуальности сущностям данного типа назначается некоторый идентификатор, позволяющий на них однозначно ссылаться. Такой идентификатор называют уникальным в силу взаимно-однозначного соответствия между его значениями и конкретными сущностями рассматриваемого типа. В качестве уникального идентификатора, называемого также первичным ключом, может использоваться какой-либо атрибут или комбинация нескольких атрибутов сущностей. Так, в качестве уникальных идентификаторов лиц, свойства которых принимаются во внимание в рассматриваемой предметной области при условии отсутствия однофамильцев, могли бы служить их фамилии.

Заметим, что в некоторых случаях существуют альтернативные варианты выбора уникальных идентификаторов сущностей. Например, другими идентификаторами указанных лиц могли бы стать номера их карточек социального страхования. Кроме того, на практике часто используются и идентификаторы, не являющиеся уникальными. Они называются вторичными ключами, и каждому их значению может соответствовать, вообще говоря, более одной сущности данного типа. Например, одним из таких идентификаторов студента в студенческой информационной системе может являться номер его учебной группы.

Между сущностями предметной области могут существовать связи, имеющие различный содержательный смысл. Эти связи также должны представляться в информационной модели предметной области информационной системы. Точно так же, как можно говорить об экземплярах сущностей и типах сущностей предметной области, можно вести речь о типах связей и экземплярах связей (далее для краткости просто связей) этих типов. Свойства, ассоциированные с типом связей, распространяются на каждый экземпляр связи данного типа.

Типы связей (связи) могут быть обязательными или факультативными. Пусть, например, для заданной пары типов сущностей определен некоторый тип связей. Если вновь порожденная сущность одного из типов — участников этой связи — автоматически оказывается состоящей в связи данного типа с какой-либо сущностью другого типа из заданной пары типов сущностей, то рассматриваемый тип связей — обязательный. В противном случае тип связей является факультативным.

Связи между типами сущностей могут быть любой размерности (арности). На практике наряду с n-арными (n > 2) связями весьма часто используются бинарные, устанавливающие различные виды соответствия между сущностями «связанных» типов, — «одна к одной» (1:1), «одна ко многим» (1:N), «многие ко многим» (M:N).

Совокупность типов сущностей предметной области и типов связей между ними характеризует типовую структуру предметной области и может рассматриваться как типовая модель предметной области. Такая модель характеризует свойства предметной области, неизменные (или относительно неизменные) во времени. Ее называют интенсиональной моделью.

Вместе с тем экземпляры сущностей различных типов, значения атрибутов сущностей и связи между ними могут изменяться во времени. Изменения могут проявляться в появлении новых или исключении из рассмотрения некоторых существующих сущностей в предметной области, установлении новых или разрушении существующих связей между ними, в изменении значений атрибутов имеющихся сущностей. Поэтому с каждым моментом времени можно сопоставить некоторое состояние предметной области. Каждое состояние предметной области характеризуется составом множества сущностей каждого типа в данный момент времени, значениями их атрибутов и множеством фактически существующих в этот момент связей между сущностями. Совокупность перечисленных элементов, представленных с помощью данных, называется экстенсиональной моделью предметной области. Эта модель характеризует свойства предметной области, изменяющиеся во времени.

Нужно заметить, что каждое состояние предметной области должно удовлетворять некоторым ограничениям, которые характеризуют смысл сущностей предметной области и связей между ними. Такие ограничения называются ограничениями целостности. Они могут ассоциироваться с типами сущностей и типами связей и/или с их отдельными экземплярами. Ограничения целостности, заданные для типа сущностей или связей, имеют силу для типа в целом как множества экземпляров сущностей или связей. Например, ограничение для экземпляров сущностей может декларировать, что значение некоторого атрибута сущностей данного типа не может быть неопределенным. Ограничение для типа сущностей может задавать, например, максимально допустимое количество экземпляров сущностей данного типа.

Ограничения целостности могут быть явными, т.е. сформулированными в виде некоторых утверждений, либо неявными, внутренне присущими предметной области и тем самым не требующими явного выражения. Неявные ограничения обычно выражают какие-либо свойства структуры предметной области, например тот факт, что в древовидной структуре у каждой ее вершины кроме корня имеется единственная родительская вершина.

Различаются статические и динамические ограничения целостности. Статические ограничения присущи каждому отдельному состоянию предметной области, в то время как динамические ограничения определяют возможные переходы предметной области из одного состояния в другое.

Ясно, что ограничения целостности являются свойствами предметной области, неизменными во времени, и составной частью ее интенсиональной модели. Здесь необходимо сделать важное замечание. Интенсиональная и экстенсиональная модели предметной области представляют предметную область на разных уровнях абстракции. Экстенсиональная модель представляется в терминах конкретных экземпляров сущностей предметной области и связей между ними, принимает во внимание свойства отдельных экземпляров. Это — «экземплярная» модель. В то же время интенсиональная модель абстрагируется от свойств конкретных экземпляров сущностей и связей. Это — «типовая» модель.

Рассматривая вопрос о моделировании предметной области в информационных системах, следует обратить внимание еще на один существенный момент. Разработчика информационной системы интересует прежде всего интенсиональная модель предметной области в целом, а не различных ее составных частей, которые, в свою очередь, представляют интерес при создании приложений для решения отдельных задач или групп задач, с ними связанных. Такое полное представление предметной области называется ее концептуальной моделью. Эта модель в полной мере характеризует то «информационное пространство», которое интегрирует информационные потребности всех возможных пользователей будущей информационной системы. Синтез концептуальной модели предметной области является одним из наиболее ответственных этапов разработки информационной системы.

Завершая этот параграф, следует заметить, что, наряду с рассмотренным выше подходом к моделированию предметной области, на практике получил широкое распространение и другой подход, называемый объектным (или объектно-ориентированным). Существо этого подхода подробнее рассматривается в п. 8.6.

8.3. БАЗА ДАННЫХ И ДРУГИЕ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Теперь пора обратиться к понятию, которое занимает центральное место в данной главе, — к понятию базы данных. Введем также другие основные понятия, используемые в технологиях баз данных.

Базой данных называют организованную в соответствии с определенными правилами и поддерживаемую в памяти компьютера совокупность данных, характеризующую актуальное состояние некоторой предметной области и используемую для удовлетворения информационных потребностей пользователей. Следуя принципам моделирования предметной области, рассмотренным в п. 8.2, мы можем более точно определить это понятие.

Как уже отмечалось, назначение каждой информационной системы заключается в поддержке динамическом информационной модели предметной области системы. В информационных системах, основанных на технологиях баз данных, эта модель является двухуровневой. Модель нижнего уровня (экстенсиональная) представляет состояние предметной области в каждый момент времени и изменяется в соответствии с изменениями, происходящими в предметной области. Эта модель выражается в терминах состояний экземпляров объектов предметной области и связей между ними, которые, в свою очередь, представляются с помощью значений данных. Соответствующая совокупность данных хранится в памяти компьютера и представляет собой базу данных. Иначе говоря, база данных — это совокупность данных, представляющая экстенсиональную модель предметной области. Организация базы данных — ее структура и ограничения целостности, которым она должна удовлетворять в каждый момент времени, — определяется более абстрактной моделью предметной области верхнего уровня (интенсиональной моделью). Позднее мы обсудим, в каком виде эта интенсиональная модель представляется в информационной системе, основанной на технологиях баз данных.

Для поддержки адекватного отображения состояний предметной области в базе данных необходимо динамически, в процессе функционирования информационной системы, обновлять (актуализировать) содержимое базы данных в соответствии с теми изменениями, которые происходят в предметной области.

Актуализация базы данных сводится к включению в нее новых объектов данных, удалению или модификации значений атрибутов существующих объектов данных, установлению новых или ликвидации существующих связей между объектами базы данных. Эти операции соответствуют появлению в предметной области новых сущностей определенных типов или к исчезновению существующих, изменению их свойств, установлению или разрушению связей между сущностями.

Относительно редко приходится сталкиваться с особым случаем актуализации базы данных, связанным с изменениями предметной области на уровне типов принадлежащих ей сущностей и связей, приводящими к модификации ее интенсиональной модели. В таких случаях могут ликвидироваться существующие или добавляться новые типы объектов данных или типы связей, могут изменяться свойства типов данных, а также определенных для них ограничений целостности. Процедура такого рода называется реструктуризацией базы данных.

Чаше всего база данных организуется таким образом, чтобы каждому состоянию предметной области соответствовало некоторое состояние базы данных. Существуют, однако, и иные подходы. Например, в экономических исследованиях и в управлении экономикой широко используются базы данных временных рядов экономических показателей. Их характерная особенность заключается в том, что каждое состояние такой базы данных моделирует не только текущее состояние предметной области (народного хозяйства в целом, региона, отрасли, производственного объединения и т.п.), но и некоторую ее предысторию — хронологическую последовательность ряда предшествующих состояний. Указанные базы данных являются частными случаями так называемых временных (темпоральных) баз данных. В таких базах данных со значениями содержащихся в них данных ассоциируются отметки времени, к которым эти значения относятся.

Базы данных рассматриваются как интегрированные совокупности данных. Это свойство базы данных означает, что каждый факт представлен в ней только один раз. Иначе говоря, основополагающим принципом создания баз данных является минимизация избыточности данных. Наличие избыточных данных создает предпосылки для нарушения непротиворечивости базы данных, доставляет много забот специалистам, ответственным за поддержку базы данных. Помимо этого для хранения избыточных данных требуются дополнительные ресурсы памяти и вычислительные ресурсы для поддержки тождественности дубликатов данных. Нужно, однако, заметить, что в настоящее время принцип минимизации избыточности данных на практике иногда сознательно нарушается ради улучшения каких-либо иных характеристик информационной системы. Так, в распределенных базах данных часто используется поддержка копий фрагментов базы данных (репликатов) на разных узлах сети ради сокращения сетевого трафика и повышения производительности системы. Но за это приходится платить необходимостью синхронизации репликатов при обновлении одного из них.

Обычно база данных создается для удовлетворения информационных потребностей многих пользователей, для поддержки комплекса приложений. Это означает прежде всего, что критерии оценки возможных вариантов построения базы данных носят социальный характер и направлены на обеспечение интегральной эффективности системы, а не эффективности удовлетворения информационных потребностей отдельных ее пользователей. Указанные критерии могут учитывать приоритеты различных пользователей, имеющих доступ к базе данных в интерактивном режиме, приоритеты и частоту решения различных задач, какие части базы данных в них используются и т.п.

К сожалению, применение таких критериев на практике оказывается весьма сложной задачей. Разработчики и системный персонал чаще всего вынуждены ограничиваться интуитивными оценками и решениями. Однако в ответственных случаях для решения этой трудной проблемы используют оптимизационные математические модели, проводят эксперименты с имитационными моделями исследуемой системы для получения нужных оценок.

При определении содержания базы данных (или, что то же самое, при выборе предметной области системы) обычно используются два подхода. При первом подходе разработчик базы данных руководствуется априори заданными характеристиками информационных потребностей пользователей. При втором подходе такие характеристики заранее неизвестны, и поэтому стремятся включить в базу данных наиболее значимые факты предметной области, которые могут быть полезны многим пользователям. База данных, построенная по этому принципу, называется предметной.

В соответствии с концепцией базы данных предполагается, что она представляет собой самостоятельный обобществленный централизованно управляемый ресурс некоторого сообщества пользователей, предназначенный для удовлетворения их информационных потребностей. Создание базы данных, поддержка ее в актуальном состоянии и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляются с помощью специального программного инструментария, называемого системой управления базами данных (СУБД). СУБД вместе с управляемой ею базой данных называется системой базы данных. Одна установка СУБД на компьютере может управлять несколькими базами данных. В таких случаях говорят о системе баз данных. Заметим, что довольно часто приходится сталкиваться со случаями, когда СУБД ошибочно называют базой данных.

Пользователями системы базы данных являются прежде всего специалисты предметной области, выступающие в роли потребителей и/или источников данных, содержащихся в базе данных. Их называют конечными пользователями. Кроме того, в качестве пользователей могут рассматриваться различные прикладные программы или программные комплексы, оперирующие данными, содержащимися в базе данных. Такие программные средства называют приложениями системы базы данных. Конечные пользователи взаимодействуют с системой базы данных с помощью пользовательских интерфейсов СУБД. Что касается приложений, то они получают доступ к базе данных, взаимодействуя с СУБД через ее интерфейсы прикладного программирования.

Централизованный характер управления данными в базе данных обусловлен социальным характером ее пользовательской среды и предполагает необходимость существования некоторого лица или группы лиц, на которых возлагаются функции администратора системы базы данных, действующего в интересах всего сообщества ее пользователей. Персонал администратора ответствен, в частности, за поддержку системы в работоспособном состоянии, своевременную актуализацию данных, эффективное использование информационных ресурсов системы и ресурсов памяти, предоставление полномочий пользователям на доступ к данным и т.п.

Различаются сосредоточенные и распределенные базы данных. Сосредоточенная база данных полностью поддерживается на одном компьютере и доступна по запросам пользователей, работающих непосредственно на данном компьютере. Может использоваться также и сетевой доступ к такой базе данных, который часто применяется в локальных сетях, а также для доступа к базам данных в среде Веб.

Появление компьютерных сетей позволило создавать распределенные базы данных. Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно, пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных узлах вычислительной сети. Части базы данных на отдельных узлах могут при этом использоваться одновременно как автономные локальные базы данных. Благодаря функциональным возможностям программного обеспечения, применяемого для поддержки и использования распределенных баз данных, фактор распределенности данных может быть прозрачным для пользователей. В таких случаях пользователь распределенной базы данных не обязан знать, каким образом ее компоненты размещены в узлах сети, и представляет себе эту базу данных как единое целое. Работа с распределенной базой данных осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД).

В распределенных базах данных используются два метода распределения данных — фрагментация и тиражирование. Фрагментация данных заключается в разбиении базы данных на составные части, хранимые в различных узлах сети. Тиражирование данных (репликация) используется для сокращения сетевого трафика и повышения производительности системы при обработке пользовательских запросов за счет того, что данные в сети размещаются в местах их порождения и/или активного использования. При этом копии некоторых составных частей базы данных (репликаты) хранятся в различных узлах сети. Естественно, что при обновлении какой-либо копии возникает необходимость синхронизации состояния всех копий модифицированного фрагмента базы данных. Затраты ресурсов на эту процедуру являются платой за сокращение сетевого трафика.

8.4. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ И ИХ ФУНКЦИИ

Как уже отмечалось, системой управления базами данных (СУБД) называют программную систему, предназначенную для создания обшей базы данных для множества приложений, поддержания ее в актуальном состоянии и обеспечения доступа пользователей к содержащимся в ней данным. СУБД предназначена для централизованного управления базой данных как социальным ресурсом в интересах всего сообщества ее пользователей. Доступ к базе данных отдельных пользователей при этом возможен только через посредство СУБД. Их информационные потребности удовлетворяются при этом в рамках предоставленных им полномочий доступа к данным.

По степени универсальности применения различаются два класса СУБД — системы общего назначения и специализированные системы. СУБД общего назначения создаются без ориентации на какую-либо конкретную предметную область или на информационные потребности какой-либо специфической группы пользователей. Эти системы могут выполнять функции управления данными, которые необходимы в различных областях применения. К категории систем общего назначения относятся коммерческие программные продукты СУБД. Такие СУБД обладают средствами настройки на работу с конкретной базой данных с учетом особенности ее применения. СУБД общего назначения способны в полной мере обеспечивать потребности весьма широкого круга применений.

Использование СУБД общего назначения как инструментального средства для создания информационных систем, основанных на технологиях баз данных, позволяет значительно сокращать сроки разработки, экономить трудовые ресурсы. Развитые функциональные возможности таких СУБД, присущая им, как правило, функциональная избыточность позволяют иметь «запас мощности», необходимый для безболезненного эволюционного развития построенных на их основе информационных систем в рамках их жизненного цикла. Вместе с тем средства настройки дают возможность достигнуть приемлемого уровня производительности информационной системы в процессе се эксплуатации.

Однако существуют такие области применения, в которых доступные разработчикам информационной системы СУБД общего назначения не обладают средствами для естественного моделирования предметной области, не позволяют добиться требуемых характеристик производительности создаваемой системы и/или удовлетворить заданные ограничения, например, по объему памяти, предоставляемой для хранения базы данных. В других случаях может требоваться лишь некоторый ограниченный набор функций управления данными, которыми обладают имеющиеся СУБД общего назначения. Тогда СУБД общего назначения оказываются слишком тяжеловесным инструментом, требующим избыточных (по отношению к потребностям такого рода применений) ресурсов. Возможно также, что использование коммерческих СУБД общего назначения нежелательно по каким-либо иным причинам. В указанных случаях приходится разрабатывать специализированные СУБД. В подобных ситуациях специализированная СУБД может более эффективно выполнять необходимые функции управления данными и более рационально использовать компьютерные ресурсы. Это достигается благодаря учету при ее разработке специфических особенностей рассматриваемого класса приложений, к которым оказываются нечувствительными средства настройки имеющихся СУБД общего назначения, либо за счет отказа от каких-либо функций коммерческих СУБД, не имеющих жизненно важного значения в рассматриваемых приложениях.

Создание специализированной СУБД, последующее ее сопровождение и развитие — весьма дорогостоящее и трудоемкое дело даже в сравнительно простых случаях. Поэтому, для того чтобы избрать этот путь, нужно иметь действительно веские основания и твердую убежденность в невозможности или нецелесообразности использования какой-либо имеющейся СУБД общего назначения. Функциональные возможности существующих в настоящее время СУБД весьма богаты и позволяют удовлетворить потребности чрезвычайно широкого круга приложений. Поэтому остается все меньше таких ситуаций, когда в действительности необходима разработка специализированных СУБД.

СУБД общего назначения — это сложный программный комплекс, предназначенный для выполнения всей совокупности функций, связанных с созданием и эксплуатацией систем баз данных, которые используются самостоятельно либо в составе какой-либо более крупной информационной системы. Разработчики систем базы данных имеют возможность настраивать СУБД общего назначения на работу с создаваемой базой данных с учетом конкретных условий применения, инициализировать базу данных, производить начальную загрузку и актуализацию данных. Системные механизмы таких СУБД выполняют функции управления ресурсами среды хранения, обеспечения логической и физической независимости данных, предоставления доступа пользователям к базе данных, защиты логической целостности базы данных, обеспечения ее физической целостности — защиты от разрушений. Другая важная группа функций — управление полномочиями пользователей на доступ к базе данных, организация параллельного доступа пользователей к базе данных в социальной пользовательской среде, поддержка деятельности персонала администратора, ответственного за эксплуатацию системы базы данных. Кратко прокомментируем некоторые функции СУБД общего назначения.

Для создания базы данных и настройки СУБД на работу с нею разработчик описывает логическую структуру полной базы данных, организацию хранимых данных в тех рамках, которые допускает используемая СУБД, а также способы видения базы данных пользователями. При этом используются предоставляемые СУБД языковые средства определения данных (см. п. 8.8). Такие описания базы данных называются соответственно схемой базы данных (или логической схемой, или концептуальной схемой), схемой хранения (или внутренней схемой) и подсхемами (или внешними схемами). В соответствии с заданной схемой базы данных СУБД структурирует данные, вводимые в базу данных, корректно интерпретирует хранимые данные при осуществлении доступа к ним, а также поддерживает выполнение заданных ограничений целостности данных.

Принципиально важное свойство СУБД заключается в том, что она позволяет различать и поддерживать два независимых взгляда на базу данных — взгляд пользователя, часто называемый логическим представлением данных, и «взгляд» системы, называемый физическим представлением данных, который характеризует организацию хранимых данных. Пользователя не интересуют при его работе с базой данных байты и биты, представляющие данные в среде хранения, их размещение в памяти, указатели, поддерживающие связи между различными структурными компонентами хранимых данных, выбранные методы доступа. В то же время все эти факторы важны для выполнения функций управления данными самой СУБД. Поддержка двух независимых представлений базы данных фактически сводится к тому, что на СУБД возлагается задача формирования из хранимых данных такого представления данных, которое отражает взгляд пользователя.

Важно отметить, что логическое представление базы данных может по своей структуре существенно отличаться от структуры хранимых данных и синтезироваться не только непосредственно из фактически хранимых объектов базы данных и их связей, но и с помощью различного рода операций агрегирования данных и различных встроенных программных процедур. Такие механизмы трансформации данных, развитые в различной степени в разных СУБД, помогают в значительной мере сокращать объем работ по программированию прикладных систем, функционирующих в среде системы базы данных.

С такой информационной архитектурой системы базы данных тесно связана концепция независимости данных, имеющая важнейшее значение в технологиях баз данных. Различают логическую и физическую независимость данных.

Лугачев М.И., Анно Е.И., Когаловский М.Р., Липунцов Ю.П., Скрипкин К.Г., Смирнов С.Н., Смирнова Е.Е. Экономическая информатика. Введение в экономический анализ информационных систем. Учебник

Лугачев М.И., Анно Е.И., Когаловский М.Р., Липунцов Ю.П., Скрипкин К.Г., Смирнов С.Н., Смирнова Е.Е. Экономическая информатика. Введение в экономический анализ информационных систем. Учебник

Рассматриваются основные составляющие информационных систем, использующихся для подготовки и принятия решений в экономике и бизнесе; информационные технологии, бизнес-приложения и функциональные подсистемы, а также управление информационными системами и их элементами. Формулируются подходы к анализу экономической эффективности информационных систем.<br> Предназначен для студентов, аспирантов и преподавателей экономических факультетов университетов и экономических вузов. Также может быть полезен специалистам по информационным технологиям при подготовке хозяйственных решений.<br> Учебник подготовлен при содействии НФПК- Национального фонда подготовки кадров в рамках Программы «Совершенствование преподавания социально-экономических дисциплин в вузах» Инновационного проекта развития образования. <br><br> <h3><a href="https://litgid.com/read/ekonomicheskaya_informatika_vvedenie_v_ekonomicheskiy_analiz_informatsionnykh_sistem_uchebnik/page-1.php">Читать фрагмент...</a></h3>

Внимание! Авторские права на книгу "Экономическая информатика. Введение в экономический анализ информационных систем. Учебник" ( Лугачев М.И., Анно Е.И., Когаловский М.Р., Липунцов Ю.П., Скрипкин К.Г., Смирнов С.Н., Смирнова Е.Е. ) охраняются законодательством!