Technologie Informacyjne

Technologie Informacyjne

część II

część II

Dr hab. inż. Zbigniew

Dr hab. inż. Zbigniew

Fąfara

Fąfara

Pawilon A1, parter, pokój

Pawilon A1, parter, pokój

21

21

Systemy Bazy Danych

Systemy Bazy Danych

Systemy bazy danych stanowią jeden
z dwóch wiodących kierunków we
współczesnej Informatyce. Drugim
kierunkiem są sieci komputerowe.

Bazy danych

Bazy danych

Pierwsze elektroniczne maszyny obliczeniowe

Pierwsze elektroniczne maszyny obliczeniowe

(komputery) konstruowane w latach czterdziestych

(komputery) konstruowane w latach czterdziestych

XX wieku wykorzystywane były w sektorze

XX wieku wykorzystywane były w sektorze

wojskowym. Ich celem była realizacja obliczeń na

wojskowym. Ich celem była realizacja obliczeń na

potrzeby toczącej się II wojny światowej, a po jej

potrzeby toczącej się II wojny światowej, a po jej

zakończeniu – zbrojenia się w okresie

zakończeniu – zbrojenia się w okresie

zimnowojennym. Maszyny te dosłownie prowadziły

zimnowojennym. Maszyny te dosłownie prowadziły

tylko obliczenia i stąd wzięła się ich nazwa komputer

tylko obliczenia i stąd wzięła się ich nazwa komputer

(ang. compute znaczy liczyć).

(ang. compute znaczy liczyć).

Dopiero w latach pięćdziesiątych XX wieku w USA

Dopiero w latach pięćdziesiątych XX wieku w USA

pracowało tak dużo komputerów, że część z nich

pracowało tak dużo komputerów, że część z nich

mogła być wykorzystana dla celów cywilnych.

mogła być wykorzystana dla celów cywilnych.

Zastosowano je do gromadzenia i przetwarzania

Zastosowano je do gromadzenia i przetwarzania

informacji.

informacji.

Bazy Danych

Bazy Danych

Rozwój zastosowań wymagających operowania

Rozwój zastosowań wymagających operowania

dużymi i trwałymi zbiorami danych:

dużymi i trwałymi zbiorami danych:

Systemy plików (lata 50 XX wieku)

Systemy plików (lata 50 XX wieku)

Systemy bazy danych (lata 60 XX wieku)

Systemy bazy danych (lata 60 XX wieku)

Hurtownie danych (lata 90 XX wieku)

Hurtownie danych (lata 90 XX wieku)

System plików – integracja danych i programów

System plików – integracja danych i programów

System bazy danych, hurtownie danych –

System bazy danych, hurtownie danych –

oddzielenie danych od programów

oddzielenie danych od programów

System bazy danych - dane operacyjne

System bazy danych - dane operacyjne

Hurtownia danych – dane analityczne (historyczne)

Hurtownia danych – dane analityczne (historyczne)

Systemy plików

Systemy plików

Pierwsze zastosowania komputerów do operowania dużymi i

Pierwsze zastosowania komputerów do operowania dużymi i

trwałymi zbiorami danych polegały na tworzeniu systemu

trwałymi zbiorami danych polegały na tworzeniu systemu

plików – zestawów programów i plików ściśle ze sobą

plików – zestawów programów i plików ściśle ze sobą

powiązanych.

powiązanych.

Programy umożliwiały realizację zaplanowanych operacji na

Programy umożliwiały realizację zaplanowanych operacji na

danych (np. ich przeszukiwanie) a także pozwalały na wyłączny

danych (np. ich przeszukiwanie) a także pozwalały na wyłączny

dostęp do danych zapisanych w plikach. Mankamentem tego

dostęp do danych zapisanych w plikach. Mankamentem tego

rozwiązania była ścisła integracja programów i danych,

rozwiązania była ścisła integracja programów i danych,

ponieważ w programach opisana została struktura plików z

ponieważ w programach opisana została struktura plików z

danymi oraz sposób ich czytania. Jakakolwiek zmiana struktury

danymi oraz sposób ich czytania. Jakakolwiek zmiana struktury

plików z danymi (nawet niewielka) wymagała powtórnego

plików z danymi (nawet niewielka) wymagała powtórnego

przygotowania programów. Z drugiej strony dany zestaw

przygotowania programów. Z drugiej strony dany zestaw

programów nie mógł być bezpośrednio wykorzystywany do

programów nie mógł być bezpośrednio wykorzystywany do

zarządzania innym zbiorem danych.

zarządzania innym zbiorem danych.

Każdy zbiór danych wymagał przygotowania od podstaw

Każdy zbiór danych wymagał przygotowania od podstaw

programów do zarządzania nim.

programów do zarządzania nim.

Systemy plików

Systemy plików

Konieczność przygotowywania od podstaw zestawu

Konieczność przygotowywania od podstaw zestawu

programów i plików dla każdego przypadku

programów i plików dla każdego przypadku

zarządzania dużym i trwałym zbiorem danych przez

zarządzania dużym i trwałym zbiorem danych przez

komputer była zjawiskiem negatywnym z powodu:

komputer była zjawiskiem negatywnym z powodu:

Podnoszenia kosztów robocizny przy realizacji

Podnoszenia kosztów robocizny przy realizacji

systemu plików (każdy stanowił osobne dzieło).

systemu plików (każdy stanowił osobne dzieło).

Opóźnienia czasowego wywołanego oczekiwaniem

Opóźnienia czasowego wywołanego oczekiwaniem

na przygotowanie systemu plików.

na przygotowanie systemu plików.

Dlatego już w latach 50 XX wieku zrodził się pomysł

Dlatego już w latach 50 XX wieku zrodził się pomysł

przygotowania pewnego uniwersalnego zestawu

przygotowania pewnego uniwersalnego zestawu

narzędzi (programów), który mógłby być

narzędzi (programów), który mógłby być

wykorzystany do założenia (niemal) dowolnej bazy

wykorzystany do założenia (niemal) dowolnej bazy

danych i zarządzania informacją w niej zawartą.

danych i zarządzania informacją w niej zawartą.

Pomysł ten doczekał się realizacji w latach 60 XX

Pomysł ten doczekał się realizacji w latach 60 XX

wieku.

wieku.

Systemy Bazy Danych

Systemy Bazy Danych

System Bazy Danych

System Bazy Danych

to pewien uniwersalny zestaw

to pewien uniwersalny zestaw

narzędzi programowych (programów) i sprzętowych

narzędzi programowych (programów) i sprzętowych

(sprzętu), który pozwala na założenie, zarządzanie i

(sprzętu), który pozwala na założenie, zarządzanie i

obsługę prawie dowolnych danych zorganizowanych

obsługę prawie dowolnych danych zorganizowanych

w postaci komputerowej bazy danych.

w postaci komputerowej bazy danych.

Rodzaj i struktura danych przechowywanych w bazie

Rodzaj i struktura danych przechowywanych w bazie

danych posiada ograniczenia wynikające z

danych posiada ograniczenia wynikające z

przyjętych założeń odnośnie sposobu reprezentacji

przyjętych założeń odnośnie sposobu reprezentacji

danych. Założenia te ulegały zmianom na

danych. Założenia te ulegały zmianom na

przestrzeni lat wraz z przygotowywaniem kolejnych

przestrzeni lat wraz z przygotowywaniem kolejnych

rodzin systemów bazy danych.

rodzin systemów bazy danych.

Obsługa danych zawsze obejmuje wszystkie typowe

Obsługa danych zawsze obejmuje wszystkie typowe

operacje bazodanowe, ewentualnie z dodatkowymi

operacje bazodanowe, ewentualnie z dodatkowymi

funkcjami zależnymi od konkretnego systemu bazy

funkcjami zależnymi od konkretnego systemu bazy

danych.

danych.

Systemy Bazy Danych

Systemy Bazy Danych

Pierwsze systemy bazy danych powstały w latach 60 XX

Pierwsze systemy bazy danych powstały w latach 60 XX

wieku. Ich celem było wspomaganie bieżącej

wieku. Ich celem było wspomaganie bieżącej

działalności firmy, instytucji – dlatego operowały na

działalności firmy, instytucji – dlatego operowały na

informacjach dotyczących teraźniejszości lub

informacjach dotyczących teraźniejszości lub

niedalekiej przeszłości, np.

niedalekiej przeszłości, np.

W bibliotece przechowuje się informacje o aktualnie

W bibliotece przechowuje się informacje o aktualnie

wypożyczonych książkach (kto co wypożyczył). Po

wypożyczonych książkach (kto co wypożyczył). Po

zwrocie książki ślad o jej wypożyczeniu znika. Można

zwrocie książki ślad o jej wypożyczeniu znika. Można

także przechowywać informacje o wypożyczonych i

także przechowywać informacje o wypożyczonych i

zwróconych książkach przez klientów w ciągu

zwróconych książkach przez klientów w ciągu

jakiegoś okresu czasu, ale powoduje to wzrost

jakiegoś okresu czasu, ale powoduje to wzrost

wielkości bazy danych obniżając efektywność

wielkości bazy danych obniżając efektywność

działania systemu. Dlatego zazwyczaj dane

działania systemu. Dlatego zazwyczaj dane

historyczne co jakiś czas (np. co miesiąc, co rok)

historyczne co jakiś czas (np. co miesiąc, co rok)

archiwizuje się.

archiwizuje się.

Systemy Bazy Danych

Systemy Bazy Danych

W sklepie przechowuje się informacje o towarach

W sklepie przechowuje się informacje o towarach

znajdujących się na półkach i w magazynie a także

znajdujących się na półkach i w magazynie a także

transakcje sprzedaży zrealizowane przez

transakcje sprzedaży zrealizowane przez

poszczególnych kasjerów. Po zdaniu kasy i rozliczeniu

poszczególnych kasjerów. Po zdaniu kasy i rozliczeniu

się z pieniędzy przez danego kasjera nie ma potrzeby

się z pieniędzy przez danego kasjera nie ma potrzeby

przechowywania w systemie informacji o tym, co

przechowywania w systemie informacji o tym, co

sprzedał. Powoduje to wzrost wielkości bazy danych i

sprzedał. Powoduje to wzrost wielkości bazy danych i

spadek efektywności przetwarzania danych.

spadek efektywności przetwarzania danych.

Rozliczone transakcje wyrzuca się z systemu

Rozliczone transakcje wyrzuca się z systemu

archiwizując je co jakiś czas (np. na zakończenie dnia,

archiwizując je co jakiś czas (np. na zakończenie dnia,

tygodnia, miesiąca).

tygodnia, miesiąca).

Oczywiście przechowywanie informacji dotyczącej

Oczywiście przechowywanie informacji dotyczącej

niedalekiej przeszłości także może być pomocne w

niedalekiej przeszłości także może być pomocne w

planowaniu bieżącej działalności firmy – np. w sklepie

planowaniu bieżącej działalności firmy – np. w sklepie

może dać sygnał o kończeniu się zapasów danego

może dać sygnał o kończeniu się zapasów danego

towaru na półce, czy w magazynie. Nie ma jednak

towaru na półce, czy w magazynie. Nie ma jednak

sensu przechowywanie danych z wielu lat.

sensu przechowywanie danych z wielu lat.

System bazy danych

System bazy danych

ma za zadanie wspomagać

ma za zadanie wspomagać

bieżącą działalność firmy, organizacji, instytucji.

bieżącą działalność firmy, organizacji, instytucji.

Baza danych obejmuje dane operacyjne, dotyczące

Baza danych obejmuje dane operacyjne, dotyczące

teraźniejszości lub najbliższej przeszłości. Polecenia

teraźniejszości lub najbliższej przeszłości. Polecenia

użytkownika muszą być wykonywane w możliwie

użytkownika muszą być wykonywane w możliwie

najkrótszym czasie, zalecany tryb on-line.

najkrótszym czasie, zalecany tryb on-line.

Dane przechowywane w systemie bazy danych

Dane przechowywane w systemie bazy danych

ulegają ciągłym modyfikacjom. Polecenia

ulegają ciągłym modyfikacjom. Polecenia

użytkowników wykonywane są na stosunkowo

użytkowników wykonywane są na stosunkowo

małych ilościach danych.

małych ilościach danych.

Systemy Bazy Danych

Systemy Bazy Danych

Hurtownia Danych

Hurtownia Danych

Po pewnym czasie eksploatacji danych za pomocą

Po pewnym czasie eksploatacji danych za pomocą

systemów bazy danych zaczyna rozrastać się

systemów bazy danych zaczyna rozrastać się

(praktycznie nieprzydatny) zbiór danych

(praktycznie nieprzydatny) zbiór danych

historycznych. Pomijanie ich zaczęto postrzegać jako

historycznych. Pomijanie ich zaczęto postrzegać jako

błąd. W społeczeństwie egzystuje powiedzenie, że w

błąd. W społeczeństwie egzystuje powiedzenie, że w

historii kryje się wiedza, trzeba tylko umieć ja odkryć.

historii kryje się wiedza, trzeba tylko umieć ja odkryć.

Gromadzono więc w osobnych systemach dane

Gromadzono więc w osobnych systemach dane

historyczne i zaczęto ich analizę. W ten sposób w

historyczne i zaczęto ich analizę. W ten sposób w

latach 90 XX wieku powstały pierwsze hurtownie

latach 90 XX wieku powstały pierwsze hurtownie

danych. Stały się one podstawą systemów

danych. Stały się one podstawą systemów

wspomagania podejmowania decyzji.

wspomagania podejmowania decyzji.

Organizacja hurtowni danych nieco różni się od systemu

Organizacja hurtowni danych nieco różni się od systemu

bazy danych z uwagi na operowanie znacznie

bazy danych z uwagi na operowanie znacznie

większymi zbiorami danych. Dane te dotyczą historii,

większymi zbiorami danych. Dane te dotyczą historii,

dlatego nie podlegają już modyfikacji. Różny jest także

dlatego nie podlegają już modyfikacji. Różny jest także

zakres operacji wykonywanych na danych oraz ich cel.

zakres operacji wykonywanych na danych oraz ich cel.

Hurtownia danych

Hurtownia danych

stanowi system wspomagania

stanowi system wspomagania

decyzji. Ma ona ułatwić decydentom

decyzji. Ma ona ułatwić decydentom

podejmowanie decyzji, dzięki możliwości

podejmowanie decyzji, dzięki możliwości

prowadzenia analizy danych historycznych

prowadzenia analizy danych historycznych

(analitycznych), dotyczących przeszłości.

(analitycznych), dotyczących przeszłości.

Polecenia użytkownika mogą być wykonywane w

Polecenia użytkownika mogą być wykonywane w

dłuższym czasie (nie jest wymagany tryb on-line,

dłuższym czasie (nie jest wymagany tryb on-line,

tylko off-line), ponieważ podejmowanie decyzji jest

tylko off-line), ponieważ podejmowanie decyzji jest

procesem długofalowym, wymagającym rozwagi.

procesem długofalowym, wymagającym rozwagi.

Dane przechowywane w hurtowni danych są stałe,

Dane przechowywane w hurtowni danych są stałe,

niezmienne (nie można zmienić historii). Polecenia

niezmienne (nie można zmienić historii). Polecenia

użytkowników dotyczą odczytu i analizy

użytkowników dotyczą odczytu i analizy

stosunkowo dużych ilości danych.

stosunkowo dużych ilości danych.

Hurtownia Danych

Hurtownia Danych

Decyzje podejmowane na podstawie wiedzy

Decyzje podejmowane na podstawie wiedzy

uzyskanej z hurtowni danych odnoszą się do

uzyskanej z hurtowni danych odnoszą się do

kierunku działalności firmy w przyszłości, w okresie

kierunku działalności firmy w przyszłości, w okresie

kilku najbliższych miesięcy, czy nawet lat.

kilku najbliższych miesięcy, czy nawet lat.

Rodzaje podejmowanych decyzji

Rodzaje podejmowanych decyzji

:

:

Operacyjne

Operacyjne

(bieżące dotyczące teraźniejszości

(bieżące dotyczące teraźniejszości

lub krótkoterminowe dotyczące przyszłości – np.

lub krótkoterminowe dotyczące przyszłości – np.

zamawianie kończącego się towaru na kilka

zamawianie kończącego się towaru na kilka

następnych dni) – SBD

następnych dni) – SBD

Strategiczne

Strategiczne

(krótkoterminowe – dotyczące

(krótkoterminowe – dotyczące

kierunku działalności firmy w okresu kilku

kierunku działalności firmy w okresu kilku

następnych miesięcy, długoterminowe – dotyczące

następnych miesięcy, długoterminowe – dotyczące

działalności firmy w okresie następnych lat) – HD

działalności firmy w okresie następnych lat) – HD

Hurtownie Danych

Hurtownie Danych

Co dało przejście z systemu plików na system bazy

Co dało przejście z systemu plików na system bazy

danych:

danych:

fizyczna i logiczna niezależność danych

fizyczna i logiczna niezależność danych

przechowywanie danych bez redundancji

przechowywanie danych bez redundancji

centralna kontrola integralności danych

centralna kontrola integralności danych

języki baz danych na wysokim poziomie abstrakcji

języki baz danych na wysokim poziomie abstrakcji

System bazy danych składa się z:

System bazy danych składa się z:

systemu zarządzania bazą danych (SZBD)

systemu zarządzania bazą danych (SZBD)

bazy (baz) danych

bazy (baz) danych

modelu danych

modelu danych

System Bazy Danych

System Bazy Danych

System Bazy Danych

System Bazy Danych

Zestaw narzędzi SZBD

Baza danych

Jądro SZBD

Interfejs SZBD

Model

danych

Świat

rzeczywisty

System Bazy Danych

System Bazy Danych

W skład systemu zarządzania bazą danych wchodzą:

W skład systemu zarządzania bazą danych wchodzą:

Jądro SZBD – podstawowy zestaw narzędzi

Jądro SZBD – podstawowy zestaw narzędzi

(programów) do tworzenia, zarządzania i

(programów) do tworzenia, zarządzania i

operowania danymi.

operowania danymi.

Interfejs SZBD – język wspólny użytkownikowi i

Interfejs SZBD – język wspólny użytkownikowi i

systemowi bazy danych, który pozwala

systemowi bazy danych, który pozwala

użytkownikowi na edycję poleceń kierowanych do

użytkownikowi na edycję poleceń kierowanych do

SZBD a systemowi na tworzenie odpowiedzi i

SZBD a systemowi na tworzenie odpowiedzi i

wysyłanie komunikatów.

wysyłanie komunikatów.

Zestaw (dodatkowych) narzędzi SZBD – dodatkowe

Zestaw (dodatkowych) narzędzi SZBD – dodatkowe

programy ułatwiające administratorowi systemu

programy ułatwiające administratorowi systemu

bazy danych pracę (zarządzanie, monitorowanie

bazy danych pracę (zarządzanie, monitorowanie

działania systemu, zestrajanie, aktualizowanie itp.).

działania systemu, zestrajanie, aktualizowanie itp.).

System Zarządzania Bazą

System Zarządzania Bazą

Danych

Danych

System Zarządzania Bazą Danych

System Zarządzania Bazą Danych

to zorganizowany

to zorganizowany

zbiór narzędzi (programów) umożliwiających:

zbiór narzędzi (programów) umożliwiających:

Założenie bazy danych (definicja struktury,

Założenie bazy danych (definicja struktury,

wprowadzenie danych).

wprowadzenie danych).

Zarządzanie bazą danych (monitorowanie pracy

Zarządzanie bazą danych (monitorowanie pracy

systemu, audyt, kontrola dostępu do danych,

systemu, audyt, kontrola dostępu do danych,

zapewnienie poprawności danych, odtwarzanie danych,

zapewnienie poprawności danych, odtwarzanie danych,

kontrola współbieżności transakcji).

kontrola współbieżności transakcji).

Operowanie danymi (wprowadzanie nowych informacji,

Operowanie danymi (wprowadzanie nowych informacji,

usuwanie i modyfikowanie istniejących, wyszukiwanie

usuwanie i modyfikowanie istniejących, wyszukiwanie

informacji, wykonywanie operacji na danych z bazy).

informacji, wykonywanie operacji na danych z bazy).

SZBD stanowi między innymi powłokę oddzielającą dane

SZBD stanowi między innymi powłokę oddzielającą dane

od użytkownika. Użytkownik ma dostęp do danych tylko

od użytkownika. Użytkownik ma dostęp do danych tylko

za pośrednictwem systemu zarządzania bazą danych.

za pośrednictwem systemu zarządzania bazą danych.

Polecenia użytkownika kierowane do systemu

Polecenia użytkownika kierowane do systemu

zarządzania bazą danych dzielą się na:

zarządzania bazą danych dzielą się na:

zapytania (operacje wyszukiwania danych bez

zapytania (operacje wyszukiwania danych bez

zmiany zawartości bazy danych),

zmiany zawartości bazy danych),

transakcje (operacje zmieniające zawartość bazy

transakcje (operacje zmieniające zawartość bazy

danych: modyfikacja, usuwanie, wstawianie).

danych: modyfikacja, usuwanie, wstawianie).

Baza danych

Baza danych

to zbiór (magazyn) zinterpretowanych

to zbiór (magazyn) zinterpretowanych

danych z nałożoną na niego wewnętrzną strukturą

danych z nałożoną na niego wewnętrzną strukturą

opisującą zależności między nimi. Dane dotyczą

opisującą zależności między nimi. Dane dotyczą

pewnego zestawu zadań organizacyjnych firmy lub

pewnego zestawu zadań organizacyjnych firmy lub

organizacji wykonywanych podczas codziennej jej

organizacji wykonywanych podczas codziennej jej

działalności.

działalności.

Baza Danych

Baza Danych

Baza Danych

Baza Danych

Dane w komputerze pracującym w systemie

Dane w komputerze pracującym w systemie

binarnym to tylko ciągi zer i jedynek. Użytkownik

binarnym to tylko ciągi zer i jedynek. Użytkownik

musi umieć je zinterpretować (wiedzieć co

musi umieć je zinterpretować (wiedzieć co

oznaczają i czego dotyczą) oraz wiedzieć jak są ze

oznaczają i czego dotyczą) oraz wiedzieć jak są ze

sobą powiązane. Dopiero wtedy dane stają się

sobą powiązane. Dopiero wtedy dane stają się

informacją. Dane są w zasadzie nieprzydatne.

informacją. Dane są w zasadzie nieprzydatne.

Dopiero informacja może zostać wykorzystana.

Dopiero informacja może zostać wykorzystana.

Baza Danych

Baza Danych

Np. dane następującego typu:

Np. dane następującego typu:

Beata Brown 600111222

Beata Brown 600111222

Iwona Green 500333444

Iwona Green 500333444

będą dla użytkownika nieprzydatne dopóki nie będzie

będą dla użytkownika nieprzydatne dopóki nie będzie

on wiedział, że Beata i Iwona to imiona, Brown i

on wiedział, że Beata i Iwona to imiona, Brown i

Green to nazwiska, a liczby są ich numerami

Green to nazwiska, a liczby są ich numerami

telefonów. Dodatkowo z przedstawionego zapisu

telefonów. Dodatkowo z przedstawionego zapisu

wynika, że Beata ma na nazwisko Brown i posiada

wynika, że Beata ma na nazwisko Brown i posiada

telefon o numerze 600111222, natomiast Iwona ma

telefon o numerze 600111222, natomiast Iwona ma

na nazwisko Green i posiada telefon o numerze

na nazwisko Green i posiada telefon o numerze

5000333444. Gdy użytkownik pozna znaczenie tych

5000333444. Gdy użytkownik pozna znaczenie tych

danych i zależność między nimi mówimy, że

danych i zależność między nimi mówimy, że

posiada informacje.

posiada informacje.

Model Danych

Model Danych

Model danych

Model danych

– to pewna umowa określająca

– to pewna umowa określająca

sposób przedstawiania danych wraz z

sposób przedstawiania danych wraz z

zależnościami między nimi (architektura danych).

zależnościami między nimi (architektura danych).

Model danych stanowi zarazem zbiór wymagań,

Model danych stanowi zarazem zbiór wymagań,

jakie muszą spełniać dane (inaczej projekt

jakie muszą spełniać dane (inaczej projekt

danych).

danych).

Z drugiej strony model danych określa pewien zbiór

Z drugiej strony model danych określa pewien zbiór

ogólnych zasad dotyczących posługiwania się

ogólnych zasad dotyczących posługiwania się

danymi. Z tego powodu model danych warunkuje

danymi. Z tego powodu model danych warunkuje

postać języka danych, czyli języka w którym

postać języka danych, czyli języka w którym

użytkownik definiuje swoje polecenia kierowane

użytkownik definiuje swoje polecenia kierowane

do systemu zarządzania bazą danych.

do systemu zarządzania bazą danych.

System Bazy Danych

System Bazy Danych

Program 1

Program N

...

Podsystem komunikacyjny

SZBD

Baza

danych

System operacyjny

Trzypoziomowa architektura

Trzypoziomowa architektura

SBD

SBD

Użytkownik

A1

Użytkownik

A2

Użytkownik

B1

Użytkownik

B2

Użytkownik

B3

Język

macierzysty

Obszar

roboczy

Język

macierzysty

Obszar

roboczy

Język

macierzysty

Obszar

roboczy

Język

macierzysty

Obszar

roboczy

Język

macierzysty

Obszar

roboczy

Pośrednictwo

użytkownika

Schemat

zewnętrzny

A

Model

zewnętrzny A

Model

zewnętrzny B

Pośrednictwo

użytkownika

Schemat

zewnętrzny

B

Odwzorowanie A

zewnętrzny/pojęciow

y

Model danych

(model

pojęciowy)

S
Z
B
D

Definicja

struktury pamięci

(schemat

wewnętrzny)

Pamiętana baza danych

(model wewnętrzny)

Schemat
pojęciow

y

Schematy i

odwzorowani

a tworzone i

utrzymywan

e przez

administrato

ra bazy

danych

Odwzorowanie B

zewnętrzny/pojęcio

wy

Odwzorowanie

pojęciowy/wewnętrzn

y

Aspekty niezależności danych:

Aspekty niezależności danych:

Oddzielenie danych od procesów (aplikacji) –

Oddzielenie danych od procesów (aplikacji) –

możliwość niezależnego modyfikowania danych i

możliwość niezależnego modyfikowania danych i

programów użytkowych.

programów użytkowych.

Niezależność na poziomie fizyczny-logiczny

Niezależność na poziomie fizyczny-logiczny

(niezależność schematu logicznego bazy danych

(niezależność schematu logicznego bazy danych

od fizycznego sposobu przechowywania danych

od fizycznego sposobu przechowywania danych

na nośnikach).

na nośnikach).

Niezależność na poziomie logiczny-zewnętrzny

Niezależność na poziomie logiczny-zewnętrzny

(niezależność schematu logicznego bazy danych

(niezależność schematu logicznego bazy danych

od jej modelu zewnętrznego widzianego przez

od jej modelu zewnętrznego widzianego przez

bezpośredniego użytkownika).

bezpośredniego użytkownika).

System Bazy Danych

System Bazy Danych

Niezależność danych

Niezależność danych

Zależność aplikacji od danych

Zależność aplikacji od danych

– organizacja danych

– organizacja danych

i/lub techniki dostępu są wbudowane w logiczną

i/lub techniki dostępu są wbudowane w logiczną

strukturę programów użytkowych. W konsekwencji

strukturę programów użytkowych. W konsekwencji

reorganizacja danych wymaga zmiany struktury

reorganizacja danych wymaga zmiany struktury

logicznej programu użytkowego i odwrotnie.

logicznej programu użytkowego i odwrotnie.

Podstawowym celem systemów baz danych jest

Podstawowym celem systemów baz danych jest

zapewnienie

zapewnienie

niezależności danych

niezależności danych

, rozumianej

, rozumianej

jako – odporność programów użytkowych na zmiany

jako – odporność programów użytkowych na zmiany

struktury pamięci przechowującej dane i strategii

struktury pamięci przechowującej dane i strategii

dostępu (i odwrotnie).

dostępu (i odwrotnie).

System Bazy Danych

System Bazy Danych

Ewolucja systemów baz danych:

Ewolucja systemów baz danych:

1.

1.

Systemy plików – podejście zorientowane na pliki

Systemy plików – podejście zorientowane na pliki

2.

2.

Generacja pierwsza SBD – podejście

Generacja pierwsza SBD – podejście

zorientowane na rekordy

zorientowane na rekordy

3.

3.

Generacja druga SBD – podejście zorientowane

Generacja druga SBD – podejście zorientowane

na tabele (będące zbiorem rekordów, przejaw

na tabele (będące zbiorem rekordów, przejaw

agregacji)

agregacji)

4.

4.

Generacja trzecia SBD – podejście zorientowane

Generacja trzecia SBD – podejście zorientowane

na obiekty (o różnym poziomie abstrakcji)

na obiekty (o różnym poziomie abstrakcji)

System Bazy Danych

System Bazy Danych

Ewolucja systemów baz danych pod kątem ewolucji

Ewolucja systemów baz danych pod kątem ewolucji

modelu danych:

modelu danych:

1.

1.

Model hierarchiczny i sieciowy (koniec lat

Model hierarchiczny i sieciowy (koniec lat

sześćdziesiątych i lata siedemdziesiąte) –

sześćdziesiątych i lata siedemdziesiąte) –

niezależność fizyczna i logiczna danych

niezależność fizyczna i logiczna danych

2.

2.

Systemy relacyjne baz danych (lata

Systemy relacyjne baz danych (lata

siedemdziesiąte i osiemdziesiąte) – nowe

siedemdziesiąte i osiemdziesiąte) – nowe

prostsze podejście do organizacji danych

prostsze podejście do organizacji danych

3.

3.

Systemy obiektowe, obiektowo-relacyjne i

Systemy obiektowe, obiektowo-relacyjne i

rozszerzone systemy relacyjne baz danych

rozszerzone systemy relacyjne baz danych

(szczytowy rozwój w chwili obecnej) –

(szczytowy rozwój w chwili obecnej) –

rozszerzenie możliwości czysto relacyjnych

rozszerzenie możliwości czysto relacyjnych

systemów oraz odpowiednia integracja języków

systemów oraz odpowiednia integracja języków

programowania baz danych

programowania baz danych

System Bazy Danych

System Bazy Danych

Ewolucja modeli danych

Ewolucja modeli danych

Systemy plików

Diagramy

Bachmana

Model

hierarchiczny

Płaski model

relacyjny

Zagnieżdżony model

relacyjny

Modele obiektów

złożonych

Model związków encji

Semantyczne modele

danych

Modele obiektowe

Model sieciowy

Relacyjne bazy danych

Relacyjne bazy danych

Podejście relacyjne

Podejście relacyjne

opiera się na wykorzystaniu do

opiera się na wykorzystaniu do

przedstawiania danych modelu relacyjnego i

przedstawiania danych modelu relacyjnego i

zarządzania nimi matematycznego modelu

zarządzania nimi matematycznego modelu

zawierającego algebrę relacyjną i rachunek relacji.

zawierającego algebrę relacyjną i rachunek relacji.

Ogólnie system zarządzania relacyjną bazą danych:

Ogólnie system zarządzania relacyjną bazą danych:

Reprezentuje całą informację z bazie danych za

Reprezentuje całą informację z bazie danych za

pomocą tabel („wszystko jest tabelą”) podzielonych

pomocą tabel („wszystko jest tabelą”) podzielonych

na wiersze i kolumny.

na wiersze i kolumny.

Wspiera trzy podstawowe operacje relacyjne: wybór

Wspiera trzy podstawowe operacje relacyjne: wybór

(selekcja, wybór wierszy, ang. selection),

(selekcja, wybór wierszy, ang. selection),

rzutowanie (projekcja, wybór kolumn, ang.

rzutowanie (projekcja, wybór kolumn, ang.

projection) i złączanie (łączenie tabel, ang. join).

projection) i złączanie (łączenie tabel, ang. join).

Szczegółowe wymagania określa dwanaście tzw.

Szczegółowe wymagania określa dwanaście tzw.

„praw Codda”.

„praw Codda”.

Na potrzeby systemu relacyjnego opracowano

Na potrzeby systemu relacyjnego opracowano

pełny

pełny

(można za jego pomocą wydobyć każdą informację

(można za jego pomocą wydobyć każdą informację

istniejącą w relacyjnej bazie danych)

istniejącą w relacyjnej bazie danych)

język danych

język danych

SQL

SQL

(strukturalny język zapytań, ang. Structured Query

(strukturalny język zapytań, ang. Structured Query

Language), który stał się ogólnoświatowym standardem.

Language), który stał się ogólnoświatowym standardem.

Zakres zastosowań pełnego podjęzyka danych:

Zakres zastosowań pełnego podjęzyka danych:

Operowanie danymi (wyszukiwanie i modyfikowanie).

Operowanie danymi (wyszukiwanie i modyfikowanie).

Definiowanie danych.

Definiowanie danych.

Administrowanie danymi.

Administrowanie danymi.

Każda operacja języka SQL wyrażona jest

Każda operacja języka SQL wyrażona jest

instrukcją

instrukcją

lub

lub

poleceniem

poleceniem

. Operacje wyszukiwania nazywane są

. Operacje wyszukiwania nazywane są

często

często

zapytaniami

zapytaniami

. Operacje prowadzące do

. Operacje prowadzące do

modyfikowania danych nazywane są

modyfikowania danych nazywane są

tranksakcjami

tranksakcjami

.

.

Język SQL

Język SQL

Język SQL jest

Język SQL jest

językiem nieproceduralnym

językiem nieproceduralnym

, tzn.

, tzn.

pozwala na określenie warunków, jakie ma spełniać

pozwala na określenie warunków, jakie ma spełniać

wynik bez podawania szczegółów dotyczących

wynik bez podawania szczegółów dotyczących

sposobu realizacji.

sposobu realizacji.

Operacje wyszukiwania powodują utworzenie i

Operacje wyszukiwania powodują utworzenie i

wyprowadzenie tabel wynikowych zwanych

wyprowadzenie tabel wynikowych zwanych

tabelami

tabelami

wyprowadzanymi

wyprowadzanymi

na podstawie

na podstawie

tabel bazowych

tabel bazowych

zawierających surowe dane.

zawierających surowe dane.

Operacje relacyjne:

Operacje relacyjne:

Rzutowanie – wybór kolumn (określa podzbiór kolumn).

Rzutowanie – wybór kolumn (określa podzbiór kolumn).

Wybór – wybór wierszy (określa podzbiór wierszy).

Wybór – wybór wierszy (określa podzbiór wierszy).

Złączanie – utworzenie jednej tabeli wynikowej na

Złączanie – utworzenie jednej tabeli wynikowej na

podstawie kilku tabel bazowych.

podstawie kilku tabel bazowych.

Język SQL

Język SQL

Przykład bazy danych

Przykład bazy danych

Pracownicy firmy znają następujące języki obce:

Pracownicy firmy znają następujące języki obce:

Ania zna angielski, niemiecki i hiszpański,

Ania zna angielski, niemiecki i hiszpański,

Beata zna angielski i rosyjski,

Beata zna angielski i rosyjski,

Krzysztof zna niemiecki i rosyjski.

Krzysztof zna niemiecki i rosyjski.

Informacja o znajomości języków obcych stanowi

Informacja o znajomości języków obcych stanowi

pewną prostą

pewną prostą

bazę danych

bazę danych

. Jej struktura

. Jej struktura

zostanie teraz przedstawiona z wykorzystaniem

zostanie teraz przedstawiona z wykorzystaniem

klasycznych modeli danych:

klasycznych modeli danych:

Hierarchicznego

Hierarchicznego

Sieciowego

Sieciowego

Relacyjnego

Relacyjnego

Model hierarchiczny

Model hierarchiczny

Ania

angielsk

i

niemiec

ki

hiszpańs

ki

Beata

angielsk

i

rosyjski

Krzysztof

niemiec

ki

rosyjski

Model hierarchiczny

Model hierarchiczny

Angielski

Ania

Beata

Niemiecki

Ania

Krzyszto

f

Rosyjski

Beata

Krzyszto

f

Hiszpański

Ania

Model sieciowy

Model sieciowy

angielski

Ania

Beata

Krzysztof

niemieck

i

hiszpański

rosyjski






















Model relacyjny

Model relacyjny

Id Osoby

Id Osoby

Imię

Imię

1

1

Ania

Ania

2

2

Beata

Beata

3

3

Krzysztof

Krzysztof

Id Języka

Id Języka

Nazwa

Nazwa

1

1

Angielski

Angielski

2

2

Niemiecki

Niemiecki

3

3

Hiszpański

Hiszpański

4

4

Rosyjski

Rosyjski

Id Osoby

Id Osoby

Id Języka

Id Języka

1

1

1

1

1

1

2

2

1

1

3

3

2

2

1

1

2

2

4

4

3

3

2

2

3

3

4

4

Porównanie modeli

Porównanie modeli

danych

danych

Model hierarchiczny:

Model hierarchiczny:

Bardzo sugestywny, oddaje w sposób naturalny zależność

Bardzo sugestywny, oddaje w sposób naturalny zależność

między danymi.

między danymi.

Może być wykorzystany dla danych o mało rozbudowanej

Może być wykorzystany dla danych o mało rozbudowanej

strukturze (prosta baza danych).

strukturze (prosta baza danych).

Dużo powtórzeń danych.

Dużo powtórzeń danych.

Model sieciowy:

Model sieciowy:

Brak powtórzeń danych.

Brak powtórzeń danych.

Struktura danych może być rozbudowana.

Struktura danych może być rozbudowana.

Mało sugestywny, zagmatwana struktura danych.

Mało sugestywny, zagmatwana struktura danych.

Model relacyjny:

Model relacyjny:

Prosta i sugestywna reprezentacja struktury danych oparta na

Prosta i sugestywna reprezentacja struktury danych oparta na

powiązanych ze sobą tabelach.

powiązanych ze sobą tabelach.

Struktura danych może być rozbudowana.

Struktura danych może być rozbudowana.

Konieczność wprowadzania dodatkowych (sztucznych,

Konieczność wprowadzania dodatkowych (sztucznych,

systemowych) danych (tzw. kluczy), które mogą się powtarzać.

systemowych) danych (tzw. kluczy), które mogą się powtarzać.

Przykłady SBD

Przykłady SBD

Do najpopularniejszych SBD należą:

Do najpopularniejszych SBD należą:

Microsoft Access

Microsoft Access

– najpopularniejszy na świecie RSBD

– najpopularniejszy na świecie RSBD

przeznaczony dla małych i średnich firm. Popularność

przeznaczony dla małych i średnich firm. Popularność

zawdzięcza prostemu interfejsowi graficznemu. Tabele nawet

zawdzięcza prostemu interfejsowi graficznemu. Tabele nawet

kilkanaście tysięcy wierszy.

kilkanaście tysięcy wierszy.

MySQL

MySQL

– bardzo popularny darmowy RSBD przeznaczony dla

– bardzo popularny darmowy RSBD przeznaczony dla

małych, średnich a nawet dużych firm. Tabele nawet wiele

małych, średnich a nawet dużych firm. Tabele nawet wiele

milionów wierszy. Setki tysięcy lub miliony implementacji

milionów wierszy. Setki tysięcy lub miliony implementacji

MySQL na świecie.

MySQL na świecie.

Microsoft SQL Server

Microsoft SQL Server

– popularny relacyjno-obiektowy SBD

– popularny relacyjno-obiektowy SBD

dla dużych i bardzo dużych firm.

dla dużych i bardzo dużych firm.

Oracle

Oracle

– relacyjno-obiektowy SBD dla dużych i bardzo dużych

– relacyjno-obiektowy SBD dla dużych i bardzo dużych

zastosowań (sieć filii danego banku, ubezpieczenia społeczne

zastosowań (sieć filii danego banku, ubezpieczenia społeczne

w skali kraju itp.).

w skali kraju itp.).

Progress

Progress

– oprogramowanie do tworzenia SBD dla dużych i

– oprogramowanie do tworzenia SBD dla dużych i

bardzo dużych zastosowań (w Polsce ubezpieczenia społeczne

bardzo dużych zastosowań (w Polsce ubezpieczenia społeczne

ZUS, System Pomocy Społecznej).

ZUS, System Pomocy Społecznej).

Technologie Informacyjne

Technologie Informacyjne

Koniec części drugiej

Koniec części drugiej