Банк данных (БнД)– это автоматизированная ИС, включающая в свой состав комплекс специальных методов и средств (математических, информационных, программных, языковых, организационных и технических) для поддержания динамической информационной модели предметной области с целью обеспечения информационных запросов пользователей.
БнД выступает в роли специальной обеспечивающей подсистемы АС различного профиля: в настоящее время БнД используются в составе АСУ различных уровней народного хозяйства, справочных систем, систем автоматизированного проектирования и т.д.
Рассмотрим общий смысл понятий БД и СУБД. Начнем с того, что с самого начала развития вычислительной техники образовались два основных направления ее использования. 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, которое непосредственно касается темы нашего курса, это использование средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах. В самом широком смысле информационная система представляет собой программный комплекс, функции которого состоят в поддержке надежного хранения информации в памяти компьютера, выполнении 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 информационных систем являются банковские системы, системы резервирования авиационных или железнодорожных билетов, мест в гостиницах и т.д.
На самом деле, второе направление возникло несколько позже первого. Это связано с тем, что на заре вычислительной техники компьютеры обладали ограниченными возможностями в части памяти. Понятно, что можно говорить о надежном и долговременном хранении информации только при наличии запоминающих устройств, сохраняющих информацию после выключения электрического питания. Оперативная память этим свойством обычно не обладает. В начале использовались два вида устройств внешней памяти: магнитные ленты и барабаны. При этом емкость магнитных лент была достаточно велика, но по своей физической природе они обеспечивали последовательный доступ к данным. Магнитные же барабаны (они больше всего похожи на современные магнитные диски с фиксированными головками) давали возможность произвольного доступа к данными, но были ограниченного размера.
Легко видеть, что указанные ограничения не очень существенны для чисто численных расчетов. Даже если программа должна обработать (или произвести) большой объем информации, при программировании можно продумать расположение этой информации во внешней памяти, чтобы программа работала как можно быстрее.
С другой стороны, для информационных систем, в которых потребность в текущих данных определяется пользователем, наличие только магнитных лент и барабанов неудовлетворительно. Представьте себе покупателя билета, который стоя у кассы должен дождаться полной перемотки магнитной ленты. Одним из естественных требований к таким системам является средняя быстрота выполнения операций.
Как кажется, именно требования к вычислительной технике со стороны нечисленных приложений вызвали появление съемных магнитных дисков с подвижными головками, что явилось революцией в истории вычислительной техники. Эти устройства внешней памяти обладали существенно большей емкостью, чем магнитные барабаны, обеспечивали удовлетворительную скорость доступа к данным в режиме произвольной выборки, а возможность смены дискового пакета на устройстве позволяла иметь практически неограниченный архив данных.
Многие программы ориентированы на хранение, выбор и модификацию постоянно существующей информации. Структура информации зачастую очень сложна, и хотя структуры данных различны в разных информационных системах, между ними часто бывает много общего. На начальном этапе использования вычислительной техники для управления информацией проблемы структуризации данных решались индивидуально в каждой информационной системе. Производились необходимые надстройки над файловыми системами (библиотеки программ), подобно тому, как это делается в компиляторах, редакторах и т.д.
Но поскольку информационные системы требуют сложных структур данных, эти дополнительные индивидуальные средства управления данными являлись существенной частью информационных систем и практически повторялись от одной системы к другой. Стремление выделить и обобщить общую часть информационных систем, ответственную за управление сложно структурированными данными, явилось, на наш взгляд, первой побудительной причиной создания СУБД. Очень скоро стало понятно, что невозможно обойтись общей библиотекой программ, реализующей над стандартной базовой файловой системой более сложные методы хранения данных.
СУБД решают множество проблем, которые затруднительно или вообще невозможно решить при использовании файловых систем. При этом существуют приложения, для которых вполне достаточно файлов; приложения, для которых необходимо решать, какой уровень работы с данными во внешней памяти для них требуется, и приложения, для которых безусловно нужны базы данных.
По отношению к созданию БД и СУБДможно выделить следующие периоды:
До конца 50-х: физическая и логическая структура данных одинаковы.
Начало 60-х: в связи с применением ВТ для научных исследований появилась необходимость в разделении физической и логической БД, ПО было ориентировано на автоматизацию процессов, для работы с БД создавались прикладные программы (ПП) (недостатки: во-первых, в программе необходимо хранить описание данных, поэтому изменение данных ведет к автоматическому изменению программы, при разработке программ необходимо следить за физическим положением данных; во-вторых, избыточность, поэтому изменение данных в одной задаче приводит к необходимости корректировки в других).
Конец 60-х: в связи с широким применением ВТ для разработки АС и появления устройств большого объема происходит полное разделение лог. и физ. структуры данных, появляются специальные программы, позволяющие удобно создавать и обслуживать БД – это системы управления БД (СУБД).
Начало 80-х: в связи с созданием АС предприятий и интегрированных БД, а также появлением ПЭВМ (они дали возможность обращаться к БД любому пользователю) уровень пользователя уменьшился, а сложность БД возросла, поэтому появилась необходимость разделения лог. Структуры на две подструктуры --- лог. структура пользователя и общая (интегрированная) лог. структура.
В этот период появляется огромное кол-во СУБД. Они сильно различались как способами представления данных (моделями), так и языковыми средствами, интерфейсом и т.д.
Огромную популярность, в том числе и в нашей стране, получила СУБД dBase (фирма Ashton-Tate).
После насыщения рынка идут активные процессы усовершенствования СУБД – заимствование удачных идей, технологий и т.д., намечается процесс стандартизации. Среди 3-х возможных моделей представления данных окончательно победил реляционный подход – данные представляются в виде набора таблиц. Многие разработчики СУБД взяли за стандарт dBase, появляются dBase-подобные СУБД. Из них в нашей стране широко известны dBASEIV, FoxPro. Все эти программы предоставляют достаточно мощные средства для работы с данными, создания пользовательских меню, отчетов и т.д. Также большое распространение получила СУБД Paradox (фирма Borland).
Середина 90-х: появление объектно-ориентированного программирования, что позволило перейти к объектно-ориентированным СУБД, поддерживающим объектно-ориентированные БД. Широко развиваются средства визуального проектирования. Все чаще для поддержания и ведения используются не СУБД, а ООЯП, которые обладают соответствующими средствами.
Сейчас все большую популярность приобретает СУБД Access, поставляемая в пакете Office системы Windows. Данная СУБД сохранила основные традиции, предоставив множество возможностей для визуального программирования.
