Банк данных — это система специальным образом организо­ванных данных, а также технических, программных и организа­ционных средств, предназначенных для обеспечения централизо­ванного накопления и коллективного многоцелевого использо­вания данных. Банк данных включает четыре компоненты:

· вычислительная система (технические средства и операци­онная система);

· база данных (непосредственно вся информация);

· система управления базой данных (программное обеспече­ние для организации хранения и использования информации);

· администратор базы данных (специалисты, без которых не­возможно функционирование базы данных),

База данных является ядром банка данных и представляет собой совокупность взаимосвязанных и вместе хранящихся данных из оп­ределенной предметной области, организованных специальным об­разом и хранимых во внешней памяти (файлах базы данных).

Компьютерный банк данных — это автоматизированная вер­сия системы заполнения, хранения и извлечения документов. В компьютерных базах данных может содержаться любая инфор­мация: от простого текста (например, имя и адрес) до сложной структуры, включая рисунки, звуки и изображения. Хранение данных в заранее известном формате позволяет извлекать данные в желаемом формате благодаря использованию разных методов обработки, таких как запросы и отчеты.

Система управления базой данных (СУБД) — это програм­мное обеспечение, с помощью которого реализуется централизо­ванное управление хранимыми в базе данными, их использова­ние и поддержка в актуальном состоянии.

Все многообразие существующих СУБД можно разделить по шести основным признакам:

· по числу поддерживаемых уровней моделей данных: одно-, двух- и трехуровневые;

· по используемой модели данных: иерархические, сетевые и реляционные;

· по способу организации хранения и обработки данных: цен­трализованные и распределенные;

· по используемому языку общения: замкнутые (имеют соб­ственные языки общения пользователей с базой данных) и открытые (используют языки программирования, расши­ренные операторами языка манипулирования данными);

· по выполняемым функциям: информационные и операци­онные;

· по сфере применения: универсальные и проблемно-ориенти­рованные.

Виды и модели баз данных

База данных и СУБД имеют многоуровневую архитектуру. Соответственно различают три уровня представления данных:

· концептуальный уровень соответствует логическому аспек­ту представления данных;

· внутренний уровень (уровень реализации), отображает тре­буемую организацию данных в среде хранения и соответствует физическому аспекту представления данных (на внешних носителях);

· внешний уровень (уровень конечного пользователя) поддер­живает частные представления данных, необходимые кон­кретным пользователям (задаются экранные формы, дос­туп к данным, режимы обработки). В некотором смысле это самый главный уровень, так как именно с ним работает пользователь, воспринимающий данные как совокупность некоторых взаимосвязанных полей, представленных в удоб­ном для работы виде.

Основная задача проектирования базы данных состоит в устранении необходимости переделывания созданной структуры по мере развития системы. Для ее решения создается комплекс взаимосвязанных моделей данных. Важнейшим этапом проекти­рования является разработка информационно-логической моде­ли, которая отражает предметную область в виде совокупностей информационных объектов и их структурных связей. Впослед­ствии строится физическая модель и осуществляется проектиро­вание представления данных для пользователей (внешняя модель).

Модель должна быть разработана таким образом, чтобы быть по возможности стабильной. Известны три основные модели данных:

· иерархическая модель предполагает организацию данных в виде древовидной структуры (например, административ­ная структура страны: государство — округ — область — город—район). На самом верхнем уровне структуры на­ходится корень дерева (единственный —-государство), не имеющий вышестоящих узлов. Остальные узлы (порожден­ные) связаны между собой и всегда имеют исходный узел, Находящийся выше;

· сетевая модель предполагает организацию данных в виде сетевой структуры, когда любой элемент может быть свя­зан с любым другим элементом. Недостатком обеих пере­численных структур является то, что при добавлении но­вых вершин или установлении новых связей возникают проблемы потерн части данных;

· реляционная модель (от слова relation — отношение) предполагает использование, двумерных таблиц (отношений), связь между которыми осуществляется посредством значе­ний одного или нескольких совпадающих полей. При этом каждая строка таблицы уникальна, что обеспечивается использованием ключей, содержащих одно или несколько полей таблицы.

Эволюция СУБД прошла путь от систем, опиравшихся на иерархическую и сетевую модели данных, до реляционных сис­тем четвертого поколения, для которых характерен объектно-ори­ентированный подход и централизованная организация данных.

В централизованной базе данных обеспечивается простота управления, улучшенное использование данных на местах при выполнении дистанционных запросов, одновременность и мень­шие затраты на обработку.

Распределенная база данных предполагает хранение и управ­ление данными в нескольких узлах и передачу данных между ними в процессе выполнения запросов. На разных компьютерах могут храниться не только различные таблицы, но и разные фрагменты одной таблицы. При этом для пользователя не имеет значения, как организовано хранение данных.

Централизованные базы данных с сетевым доступам реали­зуются на базе двух архитектур:

· архитектура «файл-сервер» предполагает выделение од­ной из машин сети в качестве центральной (сервер файлов), на которой хранится совместно используемая централизо­ванная база данных. Остальные машины сети исполняют роль рабочих станций, на которых, в основном, и произво­дится обработка данных, получаемых в виде файлов базы данных в соответствии с пользовательскими запросами;

· архитектура «клиент-сервер» стали стандартом для совре­менных СУБД, когда сервер владеет и распоряжается ин­формационными ресурсами системы, а клиент пользуется ими. Центральная машина (сервер базы данных) помимо хранения базы данных обеспечивает выполнение основно­го объема обработки данных. Запрос клиента (рабочей стан­ции) порождает поиск и извлечение данных но сервере, ко­торые затем транспортируются по сети к клиенту (в отли­чие от передаваемых файлов в предыдущей архитектуре).