Загальні відомості про бази даних. Історія розвитку систем керування базами даних

Загальні відомості про бази даних. Історія розвитку систем керування базами даних (СКБД)


Зміст


1. Які причини виникнення систем керування базами даних (СКБД)?

В історії використання обчислювальної техніки (ОТ) можна виділити декілька напрямків її використання.

Першочергово, засоби ОТ призначались для розв‘язування складних математичних задач, які вимагають великої кількості обчислень. Такі задачі неможливо було обчислити “вручну” за розумний або потрібний час. У цьому плані, обчислювальна техніка значно полегшила роботу інженерам, науковцям, тощо. Для спрощення вирішення таких задач, з‘явились:

  • різноманітні численні методи рішення задач;
  • спеціалізовані алгоритмічні мови (наприклад, Fortran).

Однак, з плином часу, використання персональних комп‘ютерів для виконання складних наукових розрахунків було витіснене іншим другим напрямком використання засобів ОТ. Активний розвиток отримали такі функції обчислювальної техніки як:

  • підтримка надійного зберігання інформації;
  • виконання специфічних перетворень інформації для заданого додатку (програми);
  • зручного та легкозасвоюваного інтерфейсу користувача;
  • виконання специфічних (інколи нескладних) обчислень для заданого додатку.

Розвиток цього напрямку призвів до того, що в кінці 60-х, на початку 70-х років з‘явилось спеціалізоване програмне забезпечення, яке отримало назву Система керування базами даних (DataBase Management System – DBMS).

2. Яке призначення систем керування базами даних (СКБД)? Що таке база даних?

Основою будь-якої сучасної інформаційної системи є система керування базами даних.

Системи керування базами даних призначені для обробки даних таким чином, щоб ними можна було зручно оперувати. СКБД дозволяють:

  • систематизовувати дані в базі даних;
  • організовувати дані для їх зберігання на комп‘ютерах.

База даних – це сукупність деяких даних, які організовані за певними правилами зберігання. Зберігання та обробка даних в базі даних може бути побудоване на основі взаємозв‘язаних схем, таблиць, збережених процедур, представлень та інших складних об‘єктів (елементів). Представлення даних в базі даних повинно відповідати обраній моделі даних (наприклад, реляційній моделі даних, об‘єктно-орієнтованій моделі даних тощо).

3. Які основні властивості систем керування базами даних?

Для всіх існуючих систем керування базами даних можна виділити такі основні властивості:

  • підтримка логічно узгодженого набору файлів. Будь-яка база даних може складатися з одного або декількох (множини) файлів;
  • забезпечення мови маніпулювання даними (Data Manipulation Language або DML). Наприклад, сучасні системи керування реляційними базами даних підтримують мову SQL (Structured Query Language) яка є світовим стандартом;
  • можливість відновлення інформації після її втрати у випадку різноманітних збоїв;
  • забезпечення паралельної роботи декількох користувачів.


4. Які тенденції впливають на еволюцію систем керування базами даних?

На еволюцію систем керування базами даних впливають:

  • розвиток мікроелектронних технологій;
  • розвиток персональних комп‘ютерів;
  • розвиток цифрових мобільних пристроїв;
  • розвиток мережі Internet.

5. Які були етапи в історії розвитку і вдосконалення систем керування базами даних?

В історії розвитку СКБД можна виділити три основні етапи.

Етап 1. Цьому етапу відповідають СКБД першого покоління. Такі системи керування базами даних мали ієрархічну та мережну моделі даних. Ці моделі базувались на специфікаціях CODASYL. В СКБД першого покоління інформаційні системи базувались на мейнфреймах (mainframe) – великих обчислювальних машинах (наприклад, IBM 360).

СКБД першого покоління мали ряд недоліків у порівнянні з СКБД наступних поколінь.

Етап 2. На цьому етапі з‘являються реляційні СКБД (початок 70-х років ХХ століття). На сьогоднішній день реляційні бази даних є одними з найбільш популярних. В таких базах даних інформація зберігається у вигляді таблиць, які зв‘язані між собою відношеннями (relations).

Етап 3. Цей етап характеризується появою об’єктно-орієнтованих СКБД, які базуються на використанні об’єктно-орієнтованої парадигми проектування баз даних.

6. Які переваги та недоліки мали СКБД першого покоління?

Недоліки СКБД першого покоління порівняно з СКБД другого покоління:

  • СКБД першого покоління були досить складними у використанні;
  • відносно сильна залежність прикладних систем від фізичної організації бази даних;
  • були відсутні засоби автоматизації проектування баз даних;
  • СКБД першого покоління мали високу вартість.

Переваги СКБД першого покоління:

  • СКБД першого покоління мали низькорівневі засоби керування даними у зовнішній пам‘яті;
  • мали можливість будувати вручну прикладні системи;
  • мали можливість економити пам‘ять за рахунок сумісного використання об‘єктів.

7. Яким чином (за якими принципами) працюють реляційні СКБД?

Ідеологія реляційних СКБД була розроблена математиком Е. Коддом, який запропонував використовувати теорію множин для обробки даних. Згідно цієї теорії, будь-яке представлення даних зводиться до сукупності двовимірних таблиць, які між собою зв‘язані відношеннями (relations).

У своїй теорії Е. Кодд запропонував такі два основні принципи:

  1. В таблицях зв‘язок між даними встановлюється на основі їх внутрішніх логічних взаємовідношень.
  2. В реляційних СКБД однією командою можуть оброблятись великі масиви інформації а також цілі файли даних. До появи реляційних баз даних, в СКБД першого покоління однією командою оброблявся лише один запис.

8. Які переваги використання реляційних СКБД порівняно з СКБД першого покоління?

Реляційні СКБД мають ряд переваг порівняно з СКБД першого покоління:

  • форма представлення інформації є зручною (природною) для користувача;
  • у реляційних СКБД можна створювати мови маніпулювання даними, що є зручним для керування базою даних;
  • з допомогою однієї команди можна обробляти цілі масиви інформації (на відміну від СКБД першого покоління);
  • реляційні бази даних базуються на апараті теорії множин, в якій з математичної точки зору добре описуються операції над даними.

9. За яким принципом працюють об‘єктно-орієнтовані СКБД?

Об’єктно-орієнтовані бази даних виникли як наслідок розвитку реляційних баз даних з метою забезпечення можливостей вирішення більш складних задач. Об’єктно-орієнтовані СКБД використовують ідеї об’єктно-орієнтованого підходу, який є близьким до сутностей реального світу. В основі цього підходу лежить поняття об’єкту, який може володіти властивостями та поведінкою. Об’єкти можна використовувати безпосередньо (не використовуючи таблиць). В об’єктно-орієнтованій парадигмі формуються власні (складні) типи даних.

10. Які переваги та недоліки використання об‘єктно-орієнтованих СКБД?

Переваги об’єктно-орієнтованих СКБД:

  • такі СКБД використовують об’єктно-орієнтований підхід, який в деяких випадках є більш ефективним (наприклад, розробка інформаційних систем корпоративного рівня) порівняно з реляційним підходом;
  • розбиття системи на незалежні об’єкти, для кожного з яких визначається незалежна специфікація;
  • об’єктно-орієнтовані СКБД підтримують спадковість та поліморфізм об’єктів, а це полегшує подальший розвиток таких СКБД;
  • об’єктно-орієнтовані СКБД дозволяють проводити об’єктне моделювання, перевагою якого є добре прослідковування поведінки реальних сутностей предметної області вже на початкових стадіях розробки;
  • об’єктно-орієнтовані СКБД в деяких випадках більш зручні для представлення складних об’єктів. В таких СКБД дані та методи зміни складних об’єктів розміщуються як єдине ціле. Для таких об’єктів не потрібно здійснювати декомпозицію даних з метою представлення їх в таблицях, як це здійснюється в реляційних СКБД.

Недоліки об’єктно-орієнтованих СКБД:

  • в більшості задачах використання об’єктно-орієнтованого підходу є зайвим. Це стосується тих випадків, коли розбиття складного об’єкту на логічні частини не представляє труднощів. У цьому випадку доцільніше використовувати реляційну модель для представлення даних;
  • об’єктно-орієнтовані СКБД, як правило, базуються на власному програмному інтерфейсі на відміну від реляційних СКБД, де існує загальна (стандартизована) для всіх мова запитів до бази даних.

11. Що таке гібридні об’єктно-реляційні СКБД?

Гібридні СКБД поєднують в собі обидва вищевказані підходи: реляційний підхід та об’єктно-орієнтований підхід. Наприклад, СКБД Oracle має об’єктно-орієнтовану надбудову над реляційним ядром системи.


Зв’язані теми