Politechnika Krakowska im Tadeusza Kościuszki
Wydział Fizyki, Matematyki i Informatyki
Kierunek: Informatyka
studia I stopnia, semestr IV
Podstawy baz danych
Kurs e-learningowy
przeznaczony dla studentów I stopnia
kierunku INFORMATYKA
WYKA
AD 10
Trójpoziomowa architektura ANSI/SPARC
System zarządzania bazą danych
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Trójpoziomowa architektura zgodna
Trójpoziomowa architektura zgodna
Wykład 10:
Wykład 10:
z ANSI/SPARC
z ANSI/SPARC
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Trójpoziomowa architektura zgodna
Trójpoziomowa architektura zgodna
Wykład 10:
Wykład 10:
z ANSI/SPARC
z ANSI/SPARC
" Fizyczna baza danych - przechowuje surowe dane istniejące na
fizycznym obiekcie, takim jak dysk twardy
" Dane na tym poziomie nie mają żadnego logicznego znaczenia -
jednak mają one bardzo określoną strukturę fizyczną, co
umożliwia sprawny dostęp. Innymi słowy, dane są czymś więcej
niż tylko łańcuchem bitów
" Istnieje wiele różnych struktur, w których dane mogą być
przechowywane, np. tabele, drzewa, listy łączone, zagnieżdżone
rekordy, itd.
" Na poziomie fizycznym dane są postrzegane jako strukturalna
kolekcja bitów
" Celem tej struktury jest umożliwianie wydajnego dostępu do
danych
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Trójpoziomowa architektura zgodna
Trójpoziomowa architektura zgodna
Wykład 10:
Wykład 10:
z ANSI/SPARC
z ANSI/SPARC
" Pojęciowy model danych - konceptualne przedstawienie bazy
danych jako całości
 dane otrzymują strukturę logiczną - Na przykład w systemie
relacyjnych baz danych dane są postrzegane jako kolekcja tabel
z nagłówkami kolumn opisującymi atrybuty
 tabele są ze sobą związane dzięki pewnym kolumnom
" Model pojęciowy jest pomyślany jako obraz danych takich, jakimi są
naprawdę, a nie jak widzi je użytkownik. Użytkownik widzi dane
przez ograniczenia narzucone mu np. przez stosowany język, czy
sprzęt
" Pojęciowy model danych definiuje się za pomocą schematu
pojęciowego - tworzony jest za pomocą kolejnego języka definicji
danych pojęciowego DDL
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Trójpoziomowa architektura zgodna
Trójpoziomowa architektura zgodna
Wykład 10:
Wykład 10:
z ANSI/SPARC
z ANSI/SPARC
" W terminologii ANSI/SPARC obraz widziany przez
indywidualnego użytkownika nazywa się zewnętrznym
modelem danych
 zawartość bazy danych widziana przez konkretnego użytkownika
 cała informacja jest reprezentowana w formie rekordów
 niektóre systemy dopuszczają również inny sposób reprezentacji np.
w formie dowiązań, czy wskaz
ników
Każdy zewnętrzny model danych jest zdefiniowany za pomocą
schematu zewnętrznego, który składa się z definicji
poszczególnych typów rekordów zewnętrznych
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Trójpoziomowa architektura zgodna
Trójpoziomowa architektura zgodna
Wykład 10:
Wykład 10:
z ANSI/SPARC
z ANSI/SPARC
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Trójpoziomowa architektura zgodna
Trójpoziomowa architektura zgodna
Wykład 10:
Wykład 10:
z ANSI/SPARC
z ANSI/SPARC
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Trójpoziomowa architektura zgodna
Trójpoziomowa architektura zgodna
Wykład 10:
Wykład 10:
z ANSI/SPARC
z ANSI/SPARC
" Model koncepcyjny jest modelem świata rzeczywistego, który
wyrażony jest za pomocą wymagań dotyczących danych
" Model logiczny jest modelem świata rzeczywistego, który
wyrażony jest za pomocą reguł pewnego modelu danych
" Model fizyczny jest modelem świata rzeczywistego, który
wyrażony jest za pomocą plików i struktur danych, a także
metod dostępu do danych
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
System zarządzania bazą danych
System zarządzania bazą danych
Wykład 10:
Wykład 10:

Program uruchamiany w pamięci wewnętrznej
komputera, kontrolowany przez odpowiedni system
operacyjny
 Działa jako interfejs między użytkownikiem i bazą
danych

Dzięki niemu użytkownicy mają odpowiedni
i efektywny dostęp do danych, dane są odporne na
awarie sprzętu i oprogramowania oraz mogą być
trwale przechowywane w długich okresach czasu.
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
System zarządzania bazą danych
System zarządzania bazą danych
Wykład 10:
Wykład 10:
Poziom interfejsu
Model danych i język zapytań
interfejs języka zewnętrznego
inne interfejsy
Poziom języka przetwarzania
Zarządzanie perspektywami Kompilator języka
Sterowanie integralnością semantyczną Interpreter języka
Autoryzacja Dekompozycja zapytania
Optymalizacja zapytania
Generowanie planu dostępu
Poziom przetwarzania transakcji
Wykonanie planu dostępu Generowanie transakcji
Kontrola współbieżności
Zarządzanie buforem Odtwarzanie
Poziom zarządzania pamięcią pomocniczą
Zarządzanie fizyczną strukturą danych
Dostęp do dysku
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Co powinien oferować System
Co powinien oferować System
Wykład 10:
Wykład 10:
zarządzania bazą danych?
zarządzania bazą danych?
" Mechanizm definiujący strukturę bazy danych
" Mechanizm manipulacji danymi
" Język macierzysty wysokiego poziomu
" Wydajne i prawidłowe współużytkowanie bazy danych
" Efektywne zabezpieczanie danych - bezpieczeństwo
i integralność
" Odzyskiwanie danych i współbieżność
" Stabilność
" Słownik danych - SZBD musi mieć funkcję słownika danych
(data dictionary)
" Wydajność
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Co powinien oferować System
Co powinien oferować System
Wykład 10:
Wykład 10:
zarządzania bazą danych?
zarządzania bazą danych?
1. Zarządzanie plikami
" dodawanie nowych plików do bazy danych
" usuwanie plików z bazy danych
" modyfikowanie struktury istniejących plików
" wstawianie nowych danych do istniejących plików
" aktualizowanie danych w istniejących plikach
" usuwanie danych z istniejących plików
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Co powinien oferować System
Co powinien oferować System
Wykład 10:
Wykład 10:
zarządzania bazą danych?
zarządzania bazą danych?
1. Wyszukiwanie informacji
 wydobywanie danych z istniejących plików do stosowania przez
użytkowników
 wydobywanie danych do stosowania przez programy użytkowe
1. Zarządzanie bazą danych
" tworzenie i monitorowanie użytkowników bazy danych
" ograniczenie dostępu do plików w bazie danych
" monitorowanie działania bazy danych
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Architektura Systemu zarządzania
Architektura Systemu zarządzania
Wykład 10:
Wykład 10:
bazą danych
bazą danych
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Architektura Systemu zarządzania
Architektura Systemu zarządzania
Wykład 10:
Wykład 10:
bazą danych
bazą danych
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Procesor zapytań
Procesor zapytań
Wykład 10:
Wykład 10:
" Przekształca zapytania zapisane w języku wyższego poziomu na ciąg
poleceń żądających dostarczenia wskazanych danych
" Obsługuje aktualizacje danych i metadanych
" Optymalizuje zapytania  im mniej jest kroków w trakcie tworzenia
odpowiedzi, tym szybciej jest ona dostarczana użytkownikowi
" Najbardziej  kosztowne - odwołania do dysku - w celu ich ograniczenia
tworzy się tzw. indeksy lub zmienia się kolejność wykonywania operacji w
zapytaniu
" Wydaje odpowiednie polecenia do modułu zarządzania pamięcią po
znalezieniu najlepszego sposobu wykonania zapytania
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Moduł zarządzania pamięcią
Moduł zarządzania pamięcią
Wykład 10:
Wykład 10:
" wybiera właściwe dane z pamięci i dostosowuje je do wymagań
stawianych przez wyższe poziomy systemu
" Składa się z dwóch części:
 modułu zarządzania plikami  przechowuje informacje o miejscu
zapisania plików na dysku i na żądanie modułu zarządzania buforami
przesyła zawartość bloków pamięci tam, gdzie zapamiętany jest
żądany plik
 modułu zarządzania buforami  obsługuje pamięć operacyjną (blok
danych musi zostać przepisany na dysk, jeśli w jego miejsce w pamięci
operacyjnej system chce wpisać inne dane
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Moduł zarządzania transakcjami
Moduł zarządzania transakcjami
Wykład 10:
Wykład 10:
" odpowiada za spójność systemu
" komunikuje się z procesorem zapytań - sprawdza, czy wykonujące
się równocześnie zapytania nie będą sobie przeszkadzać,
i czy nie spowoduje to konfliktów i utraty danych
" Większość SZBD umożliwia twórcom zapytań organizować je w tzw.
transakcję, która składa się z kilku zapytań przeznaczonych do wykonania
razem w jednym ciągu, jako operacja jednostkowa
" Właściwości transakcji:
" trwałość
" niepodzielność
" spójność
" izolacja
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Katalog systemowy
Katalog systemowy
Wykład 10:
Wykład 10:
Podstawowe informacje przechowywane w słowniku to:
" Opis relacji w bazie danych
" Deklaracje kluczy głównych i obcych
" Deklaracje grup użytkowników i uprawnień
" Informacje na temat indeksów, rozmiarów plików, struktur
plików
" Każda implementacja relacyjnego SZBD przechowuje funkcjonalnie
te same informacje w swoim katalogu systemowym - struktury
takich katalogów mogą być różne
" Istnieją jednak próby utworzenia standardu katalogu systemowego
- udoskonalenie łączności między różnymi SZBD
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Menedżer danych
Menedżer danych
Wykład 10:
Wykład 10:
" kontroluje wykonywane wszystkich operacji dostępu do
informacji (przesyłanie danych między pamięcią główną a
dyskiem) w bazie danych
" wykorzystuje:
 funkcje zarządzania danymi dostarczone przez podsystem plikowy SO
 swoje własne podprogramy
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Prekompilator
Prekompilator
Wykład 10:
Wykład 10:
" wycina polecenia DML z programu użytkowego i przekazuje je
do kompilatora DML, który tworzy kod wynikowy realizujący
dostęp do bazy danych
" pozostałe części programu użytkowego wysyła do
konwencjonalnego kompilatora
" łączy te dwie części razem, tworząc transakcję, która może
być wykonana
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Procesor czasu wykonania
Procesor czasu wykonania
Wykład 10:
Wykład 10:
" obsługuje operacje wyszukiwania i modyfikowania zawartości
bazy danych
" dostęp do dysku uzyskuje przez menedżera danych
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Przykład  SZBD Jet
Przykład  SZBD Jet
Wykład 10:
Wykład 10:
Aplikacja bazodanowa Aplikacja bazodanowa
Visual Basic Access Excel Word
Visual Basic dla Aplikacji
Języki macierzyste dla systemu zarządzania bazą danych Jet
Data Access Object (DAO)
Motor kwerend Jet Wewnętrzny ISAM Motor replikacji
Motor bazy danych Jet (SZBD Jet)
Baza danych
Microsoft Access
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Przykład  SZBD Jet
Przykład  SZBD Jet
Wykład 10:
Wykład 10:
" Aplikacje, takie jak Yisual Basic, Access i Excel, są
gospodarzami VBA  języka programowania (nazywanego
również językiem skryptowym lub językiem makr), na których
opierają się te aplikacje
" Visual Basic dla Aplikacji jest językiem macierzystym dla
systemu zarządzania bazą danych Jet
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Przykład  SZBD Jet
Przykład  SZBD Jet
Wykład 10:
Wykład 10:
System ten zawiera:

Data Access Objects (DAO), czyli interfejs języka
programowania dla systemu zarządzania bazą danych Jet.
DAO oferuje obiektowo zorientowany język definicji
danych (DDL) oraz język manipulacji danych (DML), co
oznacza, że programista może zdefiniować strukturę bazy
danych i manipulować jej danymi

Motor bazy danych Jet jest kolekcją komponentów, na
ogół w postaci bibliotek DLL oferujących konkretne funkcje
w obrębie systemu zarządzania bazą danych Jet. DLL jest
kolekcją funkcji wykonujących różne zadania
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta
Przykład  SZBD Jet
Przykład  SZBD Jet
Wykład 10:
Wykład 10:
" Motor kwerend Jet tłumaczy kwerendy bazodanowe na język
Access SQL, a także kompiluje, optymalizuje i wykonuje te
kwerendy
" Wewnętrzny ISAM przechowuje i pobiera dane z pliku
fizycznej bazy danych. ISAM (Indexed Sequential Access
Method) jest metodą przechowywania danych w pliku bazy
danych Jet
" Motor replikacji umożliwia współistnienie identycznych
duplikatów bazy danych oraz ich okresową synchronizację
autor: dr inż. Stanisława Plichta
autor: dr inż. Stanisława Plichta