Baze de date - notiuni elementare

Baze de date - Notiuni elementare

O baza de date contine toate informatiile necesare despre obiectele ce intervin intr-o multime de aplicatii, relatiile logice intre aceste informatii si tehnicile de prelucrare corespunzatoareIn bazele de date are loc o integrare a datelor, in sensul ca mai multe fisiere sunt privite in ansamblu, eliminandu-se pe cat posibil informatiile redondante. In acelasi timp, se permite accesul simultan, la aceleasi date, situate in acelasi loc sau distribuite spatial, a mai multor persoane de pregatiri diferite, fiecare cu stilul personal de lucru.

Sistemul de programe care permite construirea unor baze de date, introducerea informatiilor in bazele de date si dezvoltarea de aplicatii privind bazele de date se numeste sistem de gestiune a bazelor de date (SGBD). Un SGBD da posibilitatea utilizatorului sa aiba acces la date folosind un limbaj de nivel inalt, apropiat de modul obisnuit de exprimare, pentru a obtine informatii, utilizatorul facand abstractie de algoritmii aplicati pentru selectionarea datelor implicate si a modului de memorare a lor. SGBD-ul este o interfata intre utilizatori si sistemul de operare. Orice SGBD contine, printre alte componente, un limbaj de descriere a datelor (LDD) care permite descrierea structurii unei baze de date, a fiecarei componente a ei, a relatilor dintre componente, a drepturilor de acces ale utilizatorilor la baza de date, a restrictiilor in reprezentarea informatiilor si alte elemente asemanatoare. LDD este utilizat atat pentru proiectarea bazelor de date cat si pentru redefinirea lor. O alta componenta foarte importanta a unui SGBD este limbajul de cereri (LC) sau limbajul de prelucrare a datelor (LPD), ce permite operatii asupra datelor aflate in baza de date.

Spre deosebire de limabajele de programare obisnuite, in care declararea datelor este facuta in acelasi loc in care se face si prelucrarea lor, bazele de date prevad limbaje separate pentru declarare si pentru prelucrare. Acest lucru se intampla deoarece intr-o baza de date, datele sunt definite o data pentru totdeauna si nu mai sunt necesare redefiniri ulterioare la fiecare prelucrare. Uneori se mai pot face redefiniri ale datelor.

Limbajele LDD si LC sunt, de cele mai multe ori, extinderi ale unor limbaje de programare numite linbaje gazda. Compilarea succesiunilor de comenzi pentru descrierea datelorsau pentru operarea cu date se reduce, in acest caz, la o precompilare, adica la transformarea acestor comenzi intr-o succesiune de instructiuni ale limbajului gazda care, prin executare sa dea efectul dorit. O alta modalitate de operare este aceea a transformarii comenzilor in lansari de programe executabile. Comenzile sunt descrise prin sintaxe specifice fiecarui tip de SGBD, iar interpretarea si activarea lor se face automat, prin rutine scrise de obicei in limbajul gazda. In acest fel, calitatile SGBD-ului depind in mare masura de calitatile limbajului gazda utilizat.

frecvent

Cerere procesor  gestionar

utilizator cereri fisiere

gestionar baza

mai rar de date

cerere cerere

program aplicativ  compilata baza de date

fizica

rar

schema baza compilatordescriere

de date LDD baza de date

Conform figurii anterioare, procesorul de cereri prelucreaza cererile utilizatorilor prezentate la terminal sub forma de programe si aplicatii scrise in LC, transformandu-le in comenzi executabile de catre gestionarul bazei de date. Compilatorul LDD interpreteaza si transforma descrierile utilizatorului in comenzi pentru initierea sau modificarea unei baze de date. Gestionarul bazei de date transforma comenzile de cereri si descrieri de baze de date in operatii executabile de catre sistemul de gestiune al fisierelor care opereaza asupra datelor aflate in diferite fisiere.

Gestionarul bazei de date are anumite sarcini, cum ar fi:

reducerea redondantelor prin identificarea informatiilor comune si alcatuirea corespunzatoare a aplicatiilor;

eliminarea inconsistentelor ce rezulta din reducerea redondantelor;

utilizarea simultana a datelor de catre mai multi utilizatori

standardizarea informatiilor; asigurarea securitatii bazelor de date, in sensul acordarii si urmaririi modului de acces al utilizatorilor la diferite parti componente ale bazelor de date;

asigurarea integritatii bazelor de date, in sensul pastrarii corectitudinii informatiilor continute in baza de date prin teste aplicate datelor;

asigurarea sincronizarii in cazul utilizarii bazei de date simultan de catre mai multi utilizatori sau a distribuirii informatiei pe mai multe sisteme.

Activitatea de organizare si de prelucrare a datelor a avut in ultimul timp o evolutie determinata de doi factori esentiali si contradictorii: necesitate si posibilitate.

Necesitatile au fost mereu in crestere iar in manipularea datelor s-a facut simtita nevoia de a avea acces tot mai rapid la date, mai operativ si in volum din ce in ce mai mare. Pe masura dezvoltarii echipamentelor de calcul si a dispozitivelor de memorare, a perfectionarii tehnicilor de organizare si prelucrare a datelor, posibilitatile devin din ce in ce mai largi. Concomitent, aparitia de noi posibilitati stimuleaza formularea de noi cerinte relativ la serviciile pe care le-ar putea oferi o baza de date.

In cadrul evolutiei in timp a bazelor de date se disting mai multe etape:

a) Etapa evolutiei tehnicilor de organizare si prelucrare a datelor care se caracterizeaza prin adaptarea tipurilor de organizare a datelor existente in sistemele de prelucrare manuala la conditiile tehnice impuse de utilizarea calculatoarelor electronice. Principalul tip de organizare a datelor utilizat in acesta etapa este fisierul. Datele sunt organizate in principal su forma de fisiere secventiale, organizare conditionata de utilizarea pe scara larga a benzilor magnetice ca suport exern de memorare a datelor. Nu exista o diferentiere clara intre structura logica a datelor si structura fizica, acestea fiind, de regula, similare. Structura datelor este proiectata in principal pentru a deservi cate o singura aplicatie, ceea ce implica o redondanta mare in memorarea datelor, ca urmare a faptului ca date reprezentand acelasi aspect al lumii reale sunt memorate separat pentru fiecare aplicatie care are nevoie de aceste date. Se mai adauga si dependenta aplicatiilor fata de date deoarece o modificare in structura datelor implica modificari ale programelor de aplicatie si deci recompilarea lor.

b) Etapa separarii structurii logice de date de structura fizica este caracterizata prin utilizarea pe scara tot mai larga a fisierelor secvetial-indexate si a celor de acces direct avand ca suport extern de memorare discul magnetic. Pri separarea structurii logice de cea fizica se asigura independenta aplicatiilor atat fata de modificarile echipamentelor hardware cat si fata de modul de organizare a fisierelor. Astfel, se pot schimba dispozitivele de memorare fara a afecta aplicatiile. Schimbarea dispozitivelor de memorare poate afecta, eventual, structura fizica a datelor, nu si structura lor logica. In aceasta etapa apar si primele facilitati de protectie a datelor.

c)  Etapa aparitiei fisierelor integrate. Inconvenientele organizarii datelor in fisiere specifice fiecarei aplicatii in parte sunt eliminate prin inlocuirea grupurilor de fisiere destinate unor aplicatii particulare cu un sistem complex de elemente de date a caror organizare este determinata de legaturile logice intrinseci existente intre aceste si mai putin de prelucrare din cadrul fiecarei aplicatii. Fisierele integrate permit realizarea a mai multe fisiere logice pe baza acelorasi date fizice. Este facilitata utilizarea in comun a acelorasi date fizice de catre mai multe aplicatii. Rezulta o structura logica unitara care urmareste sa raspunda cerintelor tuturor aplicatiilor. Aceste structuri integrate constituie originea notiunii de model conceptual din cadrul bazelor de date actuale.

d)Etapa bazelor de date propriu-zise. Utilizand fisierele integrate care ofera posibilitatea exploatarii in comun a acelorasi date de catre mai multe aplicatii, s-a facut simtita necesitatea realizarii independentei aplicatiilor fata de structura logica a datelor. Acest lucru se intampla deoarece orice modificare in strutura datelor putea atrage dupa sine modificari ale tuturor aplicatiilor daca era nevoie sa se satisfaca cerintele unei aplicatii noi. Din acest motiv este necesara desprinderea din cadrul programului de aplicatii a descrierii structurilor de date. Aceste descrieri care se refera strict la datele unei aplicatii poarta numele de model extern. Prin aparitia modelelor externe, la independenta fizica a datelor se adauga si independenta logica. Aceasta inseamna ca sunt posibile modificari in structura logica a bazei de date fara ca aceasta sa afecteze aplicatiile. In aceasta etapa se concretizeaza modelul conceptual ca nivel virtual de organizare a datelor la care se adauga modelele externe asociate fiecarui utilizator. In acelasi timp apar si tehnici si proceduri speciale pentru protectia si securitatea datelor, cat si functia de administrare a bazei de date.