Этап 2 (конец 60-х годов) характеризуется изменением по сравнению с этапом 1 как природы файлов, так и устройств, на которых они запоминались. Предпринимается попытка оградить прикладного программиста от влияния изменений в аппаратуре. Программное обеспечение допускает возможность изменения физического расположения данных без изменения при этом их логического представления при условии, что содержимое записей или основная структура файлов не изменяется.
Файлы, соответствующие этому этапу развития средств обра-ботки данных, подобно файлам этапа 1, предназначаются для одного приложения или для тесно связанных между собой прило-жений.
По мере развития средств обработки коммерческих данных становилось ясно, что прикладные программы желательно сделать независимыми не только от изменений в аппаратных средствах хранения файлов и от увеличения размеров файлов, но также и от добавления к хранимым данным новых полей и новых взаимо-связей.[7].
Известно, что база данных представляет собой постоянно развивающийся объект, который используется возрастающим количеством приложений. К базе данных добавляются новые записи, а в существующие записи включаются новые элементы данных. Структура базы данных будет изменяться с целью повышения эффективности ее функциони-рования и при добавлении новых типов запросов. Пользователи будут изменять требования и модифицировать типы запросов на данные.
Структура базы данных является менее статичной, чем файло-вая структура. Элементы хранимых данных и способы их запоми-нания непрерывно изменяются. Если на организацию данных со стороны вычислительной системы накладывается ограничение в виде требования постоянства файловой структуры, то это приво-дит к тому, что в случае ее изменения программисты тратят много времени на модификацию существующих программ, вместо того чтобы заниматься разработкой новых приложений.
В одном случае может сообщаться только имя элемента данных или записи, которую он хочет по-лучить. В другом случае (при наличии другого программного обеспечения) он должен был сообщать идентификацию элемента данных и имя набора, в котором этот элемент данных содержится. Добавление новых элементов данных в записи без изменения прикладных программ возможно при том условии, что программ-ное обеспечение связано с данными на уровне элементов данных (полей), а не на уровне записей. Это часто приводит к созданию сложных структур дан-ных. Однако хорошее программное обеспечение баз данных из-бавляет прикладного программиста от трудностей, связанных со сложностью структуры. Независимо от того, каким образом дан-ные организованы на самом деле, прикладной программист дол-жен представлять себе файл в виде сравнительно простой струк-туры, которая спланирована в соответствии с его требованиями.
Программное обеспечение баз данных этапа 3 (начало 70-х годов) распо-лагало средствами отображения файловой структуры прикладного программиста в такую физическую структуру данных, которая запоминается на реальном носителе и наоборот.
В зависимости от уровня программного обеспече-ния прикладной программист эле-мента данных должен также знать организацию файла данных. В этом случае ему, возможно, придется задать машинный адрес данных. Если отсутствует независимость данных, прикладному программисту необходимо знать точный физический формат запи-си. Самый худший вариант -- это случай, когда программист дол-жен быть «навигатором».[7].
Процесс преобразования обращения прикладного программи-ста к логической записи или к элементам логической записи в машинные обращения к физической записи и ее элементам называется привязкой. Привязка -- это связь физического представле-ния данных с программой, которая эти данные использует. После выполнения процесса привязки программа уже не будет незави-симой от физических данных.[7, 3].
Итак, для 3-го этапа:
Различные логические файлы могли быть получены из одних и тех же физических данных.
Доступ к одним и тем же данным осуществлялся различными приложениями различными путями, отвечающими требованиям этих приложений.
Программное обеспечение содержало средства уменьшения избыточно-сти данных.
Элементы данных являлись общими для различных приложений.
Физическая структура данных независима от прикладных программ. Ее можно было изменять с целью повышения эффективности базы данных, не вызывая при этом модификации прикладных программ,
Данные адресуются на уровне полей или групп. [7].
По мере накопления опыта использования первых систем управления базами данных довольно скоро стало очевидно, что не-обходим дополнительный уровень независимости данных. Общая логическая структура данных, как правило, сложная, и по мере роста базы данных она неизбежно изменяется. Поэтому важно обеспечить возможность изменения общей логической структуры без изменения используемых при этом многочисленных приклад-ных программ. В некоторых системах изменение общей логиче-ской структуры данных составляет форму ее существования, т. е. эта структура находится в состоянии постоянного развития. По-этому требуются два уровня независимости данных. Их называют логической и физической независимостью данных.
Логическая независимость данных означает, что общая логи-ческая структура данных может быть изменена без изменения при-кладных программ (изменение, конечно, не должно заключаться в удалении из базы данных таких элементов, которые использу-ются прикладными программами).
Физическая независимость данных означает, что физическое расположение и организация данных могут изменяться, не вызы-вая при этом изменений ни общей логической структуры данных, ни прикладных программ.[7, 8, 3].
Этап 4 характеризуется идей логической и физи-ческой независимости данных; логическая структура данных может сильно отличаться от физической структуры данных и от их пред-ставлений в конкретных прикладных программах. Программное обеспечение баз данных будет фактически преобразовывать пред-ставление данных прикладного программиста в общее логическое представление, а затем будет отображать логическое представле-ние в физическое представление данных.
Назначение такой структуры обеспечивает максимум свободы в изменении структур данных без переделки при этом выполненной ранее работы по формированию и использованию базы данных.
База данных может развиваться без больших затрат на ведение.
Средства, предусмотренные для администратора данных, позволяют ему выполнять функции контроллера и обеспечивать сохранность данных.
Обеспечиваются эффективные процедуры управления защитой секрет-ности, целостности и безопасности данных.
В некоторых системах используются инвертированные файлы, позво-ляющие осуществлять быстрый поиск данных в базе данных.
Базы данных конструируются для выдачи ответов на не планируемые заранее информационные запросы.
Обеспечиваются средства перемещения данных.[7].
Изучением этого вопроса долгое время занимались различные группы людей в учреждениях, использующих компьютеры, в правитель-ственных комиссиях, на вычислительных центрах коллективного пользования. Комитет CODASYL опубликовал отчеты на эту тему (CODASYL--организация, разработавшая язык КОБОЛ). Организации пользователей IBM SHARE и GUIDE в своем отчете сформулировали требования к системе управления базами дан-ных. Организация ACiM (Association for Computing Machi-nery) также занималась изучением этого вопроса.
Ниже перечислены основные требования к организации базы данных.
Различным программистам требуются различные логические файлы. Эти файлы получаются из одной и той же совокупности данных. Между элементами запоминаемых данных могут суще-ствовать различные связи. Некоторые базы данных будут содер-жать сложные переплетения взаимосвязей. Метод организации данных должен быть таким, чтобы обеспечивалась возможность удобного представления этих взаимосвязей и быстрого согласова-ния вносимых в них изменений. Система управления базами дан-ных должна обеспечивать возможность получения требуемых логи-ческих файлов из имеющихся данных и существующих между ними связей. Необходимо, чтобы существовало хотя бы небольшое сходство между представлением логического файла в прикладной программе и способом физического хранения данных.[7, 10, 11].
Базы данных, специально разработанные для использования их оператором терминала, обеспечивают время ответа, удовлет-ворительное для диалога человека -- терминал. Кроме того, система баз данных должна обеспечивать соответствующую пропуск-ную способность. В системах, рассчитанных на небольшой поток запросов, пропускная способность накладывает незначительные ограничения на структуру базы данных. В системах с большим потоком запросов, например в системах резервирования авиа-билетов, пропускная способность оказывает решающее влияние на выбор организации физического хранения данных.
В системах, предназначенных только для пакетной обработки, время ответа не так важно и метод физической организации мо-жет выбираться из условий обеспечения эффективной пакетной обработки.[7, 10, 11].
Для уменьшения затрат на создание и эксплуатацию базы данных выбираются такие методы организации, которые миними-зируют требования к внешней памяти. При использовании этих методов физическое представление данных в памяти может сильно отличаться от того представления, которое использует прикладной программист. Преобразование одного представления в другое осу-ществляют программное обеспечение либо, если возможно, аппа-ратные или микропрограммные средства. В таких случаях прихо-дится выбирать между затратами на алгоритм преобразования и экономией памяти.[7, 10, 11].
В системах обработки, существовавших до использования си-стем управления базами данных, информационные фонды облада-ли очень высоким уровнем избыточности. Большинство ленточных библиотек содержало большое количество избыточных данных. Даже при использовании баз данных по мере возрастания инфор-мации, объединяемой в интегрированные базы данных, потен-циальная возможность появления избыточных данных постепенно увеличивается. Избыточные данные дороги в том смысле, что они занимают больше памяти, чем это необходи-мо, и требуют более одной операции обновления. Целью организации базы данных должно быть уничтожение избыточных данных там, где это выгодно, и контроль за теми про-тиворечиями, которые вызываются наличием избыточных данных.[7, 10, 11].
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16
