Архитектура систем упровления базами данных

Введение 3
1. Основные понятия баз данных и СУБД 5
1.1. Определение баз данных и СУБД 5
1.2. Функции и возможности СУБД 7
1.3. Структура простейшей базы данных 9
2. Теоретические аспекты архитектуры систем управления базами данных 10
2.1. Составные компоненты систем управления базами данных 10
2.2. Уровни архитектуры ANSI/SPARC 12
2.3. Архитектура многопользовательских систем управления базами данных 16
2.3.1. Архитектура с файловым сервером 17
2.3.2. Многотерминальная архитектура (host-терминалы) 18
2.3.3. Архитектура клиент-сервер 20
2.3.4. Архитектура с использованием сервера приложений 23
2.3.5. Интернет – архитектура 25
3. Практическое применение СУБД Access для создания и использования базы данных 26
3.1. Построение инфологической концептуальной модели (ER-модели) и наполнение таблиц 26
3.2. Реализация запросов 31
3.3. Построение форм 35
3.4. Построение отчетов 37
Заключение 39
Список использованной литературы 41
Приложение А 44
Приложение Б 46
Приложение В 49

4. Дейт, К.Дж. Введение в системы баз данных; К.: Диалектика; Издание 6-е, 2013. - 360 c.
5. Епанешников А., Епанешников В. Практика создания приложений в Access. – М: Издательство: Диалог-МИФИ, 2013. - 440 с.
6. Информатика и информационно-коммуникационные технологии. Базовый курс: И.Г. Семакин, С.В. Русаков, Л.В. Шестакова. - М: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2010. – 169 с.
7. Каратыгин, Сергей Access 2000 на примерах. Руководство пользователя с примерами; М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2013. - 376 c.
2 Карпова, И.П. Базы данных: Учебное пособие / И.П. Карпова. - СПб.: Питер, 2013. - 240 c.
8. Кауфельд, Джон. Microsoft Office Access 2003 для «чайников». - М.: Диалектика, 2013. - 439 c.
9. Методы и средства проектирования информационных систем: Методические рекомендации по подготовке, написанию и оформлению курсовой работы для студентов, обучающихся по направлениям 230401 Информационные системы (по отраслям) / Под ред. М.В. Федоткина — М.
...

1.1. Определение баз данных и СУБД
В настоящее время жизнь человека настолько сильно на­сыщена различного рода информацией, что для управления ею требуется создание огромного количества баз и банков данных различного назначения. Сейчас практически любая задача свя­зана с манипуляцией информацией и данными. Это и обусловило появление особого класса ком­пьютерных систем - систем управления базами данных - пред­назначенных для этих целей.
Данные - вид информационного ресурса, отличающийся высокой степенью форматированности в отличии от более свободных структур, характерных для речевой, текстовой и визуальной информации.
База данных - совокупность взаимосвязанных данных, используемых одним или несколькими пользователями и хранящихся с регулируемой избыточностью.
База данных – это организованная структура, предназначенная для хранения информации. В современных базах данных хранятся не только данные, но и информация [4, с. 29].
...

1.2. Функции и возможности СУБД
Основная особенность СУБД - это наличие средств ввода и хранения не только самих данных, но и описаний структуры данных.
Транзакция - процесс изменения базы данных, вызванный передачей одного входного сообщения [5, с. 108].
Под входным сообщением мы будем понимать любое обращение к базе данных. Это может быть как запрос определенных данных, так и модификация как информации в базе, так и ее структуры.
Если говорить более детально, то к функциям СУБД относят следующие:
• управление данными непосредственно в БД - функция, обеспечивающая хранение данных, непосредственно входящих в БД и служебной информации, обеспечивающей работу СУБД;
• управление данными в памяти компьютера - функция, свя­занная в первую очередь с тем, что СУБД работают с БД большо­го размера.
...

1.3. Структура простейшей базы данных
Сразу поясним, что если в базе нет никаких данных (пустая база), то это все равно полноценная база данных. Этот факт имеет методическое значение. Хотя данных в базе и нет, но информация в ней все-таки есть – это структура базы. Она определяет методы занесения данных и хранения их в базе.
Базы данных могут содержать различные объекты. Основными объектами любой базы данных являются ее таблицы. Простейшая база данных имеет хотя бы одну таблицу. Соответственно, структура простейшей базы данных тождественно равна структуре ее таблицы.
Структуру двумерной таблицы образуют столбцы и строки. Их аналогами в простейшей базе данных являются поля и записи. Если записей в таблице пока нет, значит, ее структура образована только набором полей. Изменив состав полей базовой таблицы (или их свойства), мы изменяем структуру базы данных и, соответственно, получаем новую базу данных [19].
...

2.1. Составные компоненты систем управления базами данных
В среде СУБД можно выделить следующие пять основных компонентов: аппаратное обеспечение, программное обеспечение, данные, процедуры и пользователи [22].
Рассмотрим аппаратное обеспечение. Для работы СУБД и приложений необходимо некоторое аппаратное обеспечение. Одни СУБД предназначены для работы только с конкретными типами операционных систем или оборудования, другие могут работать с широким кругом аппаратного обеспечения и различными операционными системами. Для работы СУБД обычно требуется некоторый минимум оперативной и дисковой памяти, но такой минимальной конфигурации может оказаться совершенно недостаточно для достижения приемлемой производительности системы.
Рассмотрим программное обеспечение. Этот компонент включает операционную систему, программное обеспечение самой СУБД, прикладные программы, включая и сетевое программное обеспечение, если СУБД используется в сети.
...

2.2. Уровни архитектуры ANSI/SPARC
Различие между логическим и физическим представлением данных официально признано в 1978 году, когда комитет ANSI/SPARC предложил обобщенную структуру систем баз данных. Эта структура получила название трехуровневой архитектуры. Архитектура ANSI/SPARC включает три уровня: внутренний, концептуальный и внешний (рисунок 2.1). В общих чертах они представляют собой следующее:
• Внутренний уровень-это уровень, наиболее близкий к физическому хранению, т.е. связанный со способами сохранения информации на физических устройствах хранения.
• Внешний уровень наиболее близок к пользователям, т.е. он связан со способами представления данных для отдельных пользователей.
• Концептуальный уровень-это «промежуточный» уровень между двумя первыми.
Рисунок 2.1 – Архитектура ANSI/SPARC

Рассмотрим внешний уровень. Если внешний уровень связан с индивидуальными представлениями пользователей, то концептуальный уровень связан с их обобщенным представлением.
...

2.3. Архитектура многопользовательских систем управления базами данных
Системы управления базами данных различаются как по характеру использования, так и по архитектуре построения. По характеру использования СУБД можно классифицировать как однопользовательские и многопользовательские. Однопользовательские СУБД – это фактически локальная СУБД на отдельной локальной машине. Многопользовательские СУБД – это компонент вычислительной сети, который обеспечивает распределенную обработку данных.
В многопользовательских системах управления базами данных можно выделить следующие основные архитектуры:
• архитектура с файловым сервером;
• многотерминальная архитектура (host-терминалы);
• архитектура клиент-сервер;
• архитектура с использованием сервера приложений (трехзвенная архитектура) [4, с. 172].
Рассмотрим основные архитектуры СУБД более детально.

2.3.1.
...

2.3.1. Архитектура с файловым сервером
Данная архитектура стала популярной в тот момент, когда персональные компьютеры стали объединяться в локальные сети на основе файлового сервера (например, Novell Netware). Особо популярной данная архитектура являлась в середине-конце 80‑х годов, в период массового объединения персональных компьютеров в локальные вычислительные сети.
Суть этой архитектуры сводится к тому, что на каждом из персональных компьютеров запускается приложение, использующее общие файлы, находящиеся на файловом сервере (рисунок 2.2). Преимуществом такой архитектуры является то, что стало возможным очень быстро и относительно недорого запустить какое-либо однопользовательское приложение в многопользовательском режиме.

Рисунок 2.2 – Однопользовательская информационная система
и ее многопользовательский вариант на основе файл-сервера

1. По своей сути, такая многопользовательская версия ничем не отличается от однопользовательской версии.
...

2.3.3. Архитектура клиент-сервер
Все современные системы управления базами данных выполнены по архитектуре «клиент-сервер». Архитектура «клиент-сервер» относится к описанию взаимодействия программ, причем как находящихся на одном компьютере, так и на разных. Данная архитектура получила широкое распространение благодаря широкому внедрению вычислительных сетей. Рассмотрим основные идеи этой архитектуры.
Если вернутся к архитектуре информационных систем на основе идеи файл-сервера, то принципиальным недостатком такой архитектуры являлось разнесение программ, обрабатывающих данные, и самих данных. Основным принципиальным недостатком терминальной архитектуры являлось слишком сильное разнесение пользователя и программы обработки. Архитектура «клиент-сервер» устраняет эти недостатки.
Архитектура «клиент-сервер» подразумевает наличие двух типов программ - программы-клиента и программы-сервера (рисунок 2.4).

Рисунок 2.
...

2.3.4. Архитектура с использованием сервера приложений
Классическая архитектура клиент-сервер, как было рассмотрено выше, подразумевает, что есть две программы. Первая, сервер баз данных, следит за сохранностью данных, размещает их на внешнем носителе и исполняет приходящие запросы на поиск и обновление данных. Вторая программа, программа-клиент, обеспечивает интерфейс с пользователем, формирует запросы к серверу базы данных, отсылает их и получает нужные данные, которые показывает пользователю. Программа-клиент и программа-сервер могут физически находиться как на одном компьютере, так и на разных.
Использование архитектуры клиент-сервер позволило ускорить доступ к данным (сервер не занимается интерфейсом и логикой приложений), строить гетерогенные сети (клиент и сервер общаются по сетевому протоколу, и могут функционировать на совершенно различных платформах) [15, с. 218].
Идея сервера приложений заключается в разбиении приложения на две части – клиента и сервера данного приложения.
...

3. Практическое применение СУБД Access для создания и использования базы данных

3.1. Построение инфологической концептуальной модели (ER-модели) и наполнение таблиц
В рамках данной курсовой работы в качестве примера создана база данных, которая предназначена для работников туристической фирмы. Она должна обеспечивать хранение сведений об имеющихся маршрутах и о клиентах фирмы.
Сведения о договоре на предоставление услуг включают дату заключения договора, время отправления, маршрут, количество дней маршрута и информацию об оплате. Сведения о клиентах – это фамилия, имя, отчество, адрес, номер паспорта, наличие загранпаспорта. В обязанности работника туристической фирмы входит продажа стандартных путевок, подбор индивидуальных туров для клиентов не предусмотрен. Клиент может высказать свои пожелания относительно сроков поездки, её стоимости, стран, которые он хотел бы посетить.
...

3.2. Реализация запросов
Запросы используются для просмотра, изменения и анализа данных. Запросы также можно использовать в качестве источников записей для форм, отчетов и страниц доступа к данным. В Microsoft Access есть несколько типов запросов.
• Запросы на выборку. Запрос на выборку является наиболее часто используемым типом запроса. Запросы этого типа возвращают данные из одной или нескольких таблиц и отображают их в виде таблицы, записи в которой можно обновлять (с некоторыми ограничениями).
• Запросы с параметрами. Запрос с параметрами — это запрос, при выполнении отображающий в собственном диалоговом окне приглашение ввести данные.
• Перекрестные запросы. Перекрестные запросы используют для расчетов и представления данных в структуре, облегчающей их анализ.
...

3.3. Построение форм
СУБД Access предоставляет возможность вводить данные как непосредственно в таблицу, так и с помощью форм. Форма в БД − это структурированное окно, которое можно представить так, чтобы оно повторяло форму бланка. Формы создаются из набора отдельных элементов управления [20].
Внешний вид формы выбирается в зависимости от того, с какой целью она создается. Формы Access позволяют выполнять задания, которые нельзя выполнить в режиме таблицы. Формы позволяют вычислять значения и выводить на экран результат. Источником данных для формы являются записи таблицы или запроса.
Форма предоставляет возможности для:
• ввода и просмотра информации базы данных,
• изменения данных,
• печати данных,
• создания диаграмм, сообщений и пр. [23].
Способы создания форм в Access могут быть разными:
• Конструктор форм (предназначен для создания формы любой сложности).
• Мастер форм (позволяет создавать формы различные как по стилю, так и по содержанию).
...

3.4. Построение отчетов
Отчет – это форматированное представление данных, которое выводится на экран, в печать или файл. Они позволяют извлечь из базы нужные сведения и представить их в виде, удобном для восприятия, а также предоставляют широкие возможности для обобщения и анализа данных [10, с. 183].
При печати таблиц и запросов информация выдается практически в том виде, в котором хранится. Часто возникает необходимость представить данные в виде отчетов, которые имеют традиционный вид и легко читаются. Подробный отчет включает всю информацию из таблицы или запроса, но содержит заголовки и разбит на страницы с указанием верхних и нижних колонтитулов.
Microsoft Access отображает в отчете данные из запроса или таблицы, добавляя к ним текстовые элементы, которые упрощают его восприятие.
К числу таких элементов относятся:
• Заголовок. Этот раздел печатается только в верхней части первой страницы отчета.
...

Заключение

Таким образом, в данной курсовой работе рассмотрены особенности архитектуры систем управления базами данных.
В первом разделе курсовой работы раскрыты основные понятия базы данных и системы управления базами данных; определена структура базы данных, а также рассмотрены основные функции и возможности систем управления базами данных.
Необходимо отметить, что базой данных является совокупность структурированных и взаимосвязанных данных и методов, обеспечивающих добавление выборку и отображение данных. Базы данных могут содержать различные объекты. Основными объектами любой базы данных являются ее таблицы. Сегодня существует большое количество пакетов программ, которые предназначены для организации информации, помещения ее в таблицы и манипуляции с нею. Такие программы и получили название СУБД.
...

1. Агальцов, В.П. Базы данных. В 2-х т. Т. 2. Распределенные и удаленные базы данных: Учебник / В.П. Агальцов. - М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 272 c.
2. Агальцов, В.П. Базы данных. В 2-х т.Т. 1. Локальные базы данных: Учебник / В.П. Агальцов. - М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 352 c.
3. Гандерлой, Майк; Харкинз, Сьюзан Сейлз. Автоматизация Microsoft Access с помощью VBA. - М.: Вильямс, 2013. - 416 c.
4. Гарсиа-Молина Г., Ульман Дж., Уидом Дж. Системы баз данных. Полный курс. - Вильямс, 2010. – 125 с.
5. Голицына, О.Л. и др. Базы данных. - М.: Инфра-М, 2013. - 399 c.
6. Дейт, К.Дж. Введение в системы баз данных; К.: Диалектика; Издание 6-е, 2013. - 360 c.
7. Епанешников А., Епанешников В. Практика создания приложений в Access. – М: Издательство: Диалог-МИФИ, 2013. - 440 с.
8. Информатика и информационно-коммуникационные технологии. Базовый курс: И.Г. Семакин, С.В. Русаков, Л.В. Шестакова. - М: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2010. – 169 с.
9. Каратыгин, Сергей Access 2000 на примерах. Руководство пользователя с примерами; М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2013. - 376 c.
10. Карпова, И.П. Базы данных: Учебное пособие / И.П. Карпова. - СПб.: Питер, 2013. - 240 c.
11. Кауфельд, Джон. Microsoft Office Access 2003 для «чайников». - М.: Диалектика, 2013. - 439 c.
12. Методы и средства проектирования информационных систем: Методические рекомендации по подготовке, написанию и оформлению курсовой работы для студентов, обучающихся по направлениям 230401 Информационные системы (по отраслям) / Под ред. М.В. Федоткина — М.:ГБПОУ КАИТ №20,ПЦК :ИС (по отраслям),ОТЗИ , 2015. — 38 с.
13. Мирошниченко Г. Реляционные базы данных. Практические приемы оптимальных решений. – СПб. : БХВ-Петербург, 2011. – 199 с.
14. Нимик, Ричард Дж Oracle9i. Оптимизация производительности. Советы и методы. - М.: Лори, 2013. - 648 c.
15. Советов, Б.Я. Базы данных: теория и практика: Учебник для бакалавров / Б.Я. Советов, В.В. Цехановский, В.Д. Чертовской. - М.: Юрайт, 2013. - 463 c.
16. Туманов, В.Е. Основы проектирования реляционных баз данных. М.: Бином, 2013. - 420 c.
17. Уорден, К. Новые интеллектуальные материалы и конструкции. Свойства и применение. - М.: Техносфера, 2013. - 456c.
18. Хаббард, Дж. Автоматизированное проектирование баз данных. - М.: Мир, 2013. - 453 c.

II. Интернет-ресурсы:
19. Дейт К. Введение в системы баз данных. 6-е изд. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://articles.org.ru/cn/showdetail.php?cid=9349. Дата обращения: 03.03.2016.
20. Основные задачи для базы данных Access 2013 на компьютере [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://support.office.com/ru- ru/article/%D0%9E%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%87%D0%B8-%D0%B4%D0%BB%D1%8F-%D0%B1%D0%B0%D0%B7%D1%8B-%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D1%85-Access-2013-%D0%BD%D0%B0-%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1
%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B5-5ddb8595-497c-4366-8327-ae79d2abdc9c?ui=ru-RU&rs=ru-RU&ad=RU. Дата обращения: 03.03.2016.
21. Структура базы данных Access [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://support.office.com/ru-ru/article/%D0%A1%D1%82%D1%80% D1%83%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0-%D0%B1%D0%B0%D0%B7%D1%8B-%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D1%85-Access-001a5c05-3fea-48f1-90a0-cccaa57ba4af?ui=ru-RU&rs=ru-RU&ad=RU. Дата обращения: 03.03.2016.
22. Системы управления базами данных [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://bourabai.kz/einf/subd2.htm. Дата обращения: 03.03.2016.
23. Создаем базу данных в Microsoft Access [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://d-immf.ru/access-mk. Дата обращения: 03.03.2016.
24. Этапы создания базы данных Access 2007 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.lessons-tva.info/edu/inf-access/access_2.html. Дата обращения: 03.03.2016.