ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.03.2024
Просмотров: 97
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Эти дополнительные требования длительное время являлись некоторым сложным и нелегким участком в работе программистов.
Достаточно продолжительный временной период перечисленные требования находились в противоречии друг с другом. Слабым звеном вычислительных средств, помимо всего, долгое время являлись существенно ограниченные возможности процесса информационного хранения. В то время возможность говорить об эффективном и долговременном хранении информации появлялась только при наличии запоминающих устройств, непосредственно сохраняющих информацию при снятии электрического питания с устройства. Тогда использовались в данном направлении, как долговременная память только магнитные ленты и магнитные барабаны.
Магнитные ленты имели неограниченную емкость (так было принято считать), но использование их имело ряд существенных недостатков и накладывало дополнительное ограничение. Основными недостатками можно считать низкую скорость обмена информацией и существенно ограничивающая производительность вычислительных средств. Ограничение, применительно к информационным задачам, в использовании магнитных лент выделялся последовательный доступ к информации.
Магнитные барабаны, в отличии от магнитных лент, были лишены недостатка последовательного доступа к памяти. Они давали возможность выборочного доступа к памяти, но при этом имели рад недостатков. Существенными недостатками магнитных барабанов являлись ограниченный объем памяти и низкая скорость обмена информацией. Эти недостатки не позволяли создавать адекватное отображение предметной области, которая формируется в реальном мире в виде множества взаимосвязанных объектов информатизации и главное не позволяли мгновенно реагировать информационной системе на пользовательские запросы.
Итак, необходимо согласиться со следующим заключением: основным тормозом на пути развития технологии баз данных продолжительный период времени являлось отсутствие таких видов памяти, которые бы удовлетворяли всем вышеперечисленным требованиям.
В процессе развития приведенные недостатки были ликвидированы за счет появления сменных магнитных дисков. Сменные магнитные диски являлись устройствами внешней памяти и обладали значительно большей емкостью. Именно сменность дисков делала их емкость неограниченной. Диски обеспечивали приемлемую скорость доступа к информации, и как уже говорилось, выборочный или произвольный доступ к информации. Как только была решена задача с хранением информации так сразу стартовал период развития баз данных, как технологического процесса.
При рассмотрении истории развития технологий информационных систем следует обратить внимание на тот факт, что мощным локомотивом этого развития всегда служили нужды и потребности делового и производственного мира. С одной стороны, их роль можно сравнить с естественным отбором в генетике. Успешно приживались и в дальнейшем развивались те решения, внедрение которых обеспечивало превышение получаемой выгоды от внедрения над затратами на нее. С другой стороны, потребности этого локомотива росли параллельно с развитием технологий, постоянно ставя новые задачи и требуя их решения.
Первые внедрения коммерческих компьютерных программ происходили там, где их особенно ждали – в бухгалтерских расчетах. Вполне объяснимо то, что эти программы на начальных стадиях своего развития осуществляли те же операции и выдавали те же документы, которые раньше выполнялись и формировались вручную.
Определив основные сдерживающий и подталкивающий факторы развития информационных технологий, дадим более подробную характеристику различных его фаз.
В период 60-х годов прошлого века, приходящийся на период ЭВМ второго поколения процесс обработки данных производился, как правило с помощью операций ввода-вывода. Файловая организация при данной обработке была последовательной. Физическая структура данных, при данном последовательном способе файловой организации совпадала с логической структурой файла.
Конечным пользователям такой файл будет представлен как некоторая линейная последовательность записей. В этом случае запись файла и его структура может быть известна только непосредственной программе, которая с эти файлом функционирует, так как сама структура записи в этой программе только и обозначена. Изменения в структуре файла вносятся одновременно с изменениями в программе. Эта ситуация характеризует зависимость программ от данных. Сложность вопроса становится более сложной в случае когда в информационной системе присутствует большое число пользователей, которым необходимо пользоваться одинаковой информацией. При этом каждый пользователь имеет свой алгоритм обработки информации и изменения, вносимые в структуру данных одним пользователем неизбежно приводят к необходимости модифицировать абсолютно все программы.
Существенная проблема описываемого периода развития систем обработки информации, в большой мере усложняющая ситуацию, – значительная степень избыточности данных в файлах. Дело в том, что при рассматриваемом способе организации даже в тех случаях, когда наборы данных создаются и оптимизируются для одной задачи, обеспечение нормальных условий функционирования обработки данных приводит к необходимости хранения нескольких копий одного и того же файла, отсортированных по различным полям записей.
К нарисованной негативной картине нельзя не добавить еще несколько характеристик процесса создания и функционирования информационных систем:
отсутствие централизованных методов управления доступом к информации;
значительные затраты труда программистов как на создание приложения, так и на поддержание его работы;
сложности администрирования режимом доступа к файлу, а следовательно и сложность реализации многопользовательского режима работы.
Указанные проблемы ранних систем обработки данных требовали своего решения и служили мощным толчком для поиска новых подходов к хранению и управлению информацией.
Следующий этап развитияинформационных систем (ИС) характеризуется существенным изменением, как природы файлов, так и используемых для их хранения устройств. Подобная ситуация стала возможной с появлением файлов произвольного доступа к данным и особенно индексно-последовательных (ИП) файлов, широко распространившихся в 60-е годы.
Помимо отсутствия в этом случае необходимости просмотра всех предшествующих записей, изменилась природа и методы хранения самих носителей информации, позволивших значительно сократить время обращения к памяти, а значит существенно увеличить производительность таких систем. Появилось некоторое различие логической и физической структур данных, правда, взаимосвязь между ними сохранялась все еще достаточно простая. Проявилась и кое-какая независимость программ от данных. Новые подходы позволили заменять запоминающие устройства без изменения прикладной программы, используя специальные языки заданий. Средства защиты данных в этот период развития уже определенны способом применялись. В случае применения средств защиты на практике был получен следующий вывод. Файлы с произвольным доступом не снимали полностью имеющуюся проблему лишь, так как при всех своих достоинствах любые файловые системы имеют врожденные недостатки. Определим их.
Любое типовое программное обеспечение, в частности программное обеспечение информационной системы обработки данных, представляет не что иное. как методы доступа к информации. При это не представлен метод управление данными. Такая ситуация возникает из-за того что файловые системы не разрешают устанавливать связь между данными различных файлов.
В файлах с таким доступом сохраняется значительная информационная избыточность.
В этих файлах отсутствует централизованный контроль на уровне информационных элементов. Это связано с тем, часто один и тот же информационный элемент имеет несколько имен в зависимости от того, в какие файлы он входит.
При этом требуются большие затраты труда программистов, которым постоянно приходится определять новые наборы данных для новых приложений, выполнять очень сложные манипулирования данными.
Эти манипулирования требуют устранения сложности администрирования режимом доступа к файлу, а следовательно, и сложности реализации многопользовательского режима работы.
Необходимость решения перечисленных проблем заставила разработчиков информационных систем предложить новые концепции:
хранения информации – базы данных;
управления информацией – системы управления базами данных.
Дальнейшая история развития систем обработки данных – это эпоха развития баз данных и систем управления базами данных. Начало этой эпохи ознаменовалось 1968 годом, когда произошла разработка и внедрение фирмой IBM пионера промышленной системы управления базой данных – системы IMS. Можно с полной уверенностью утверждать, что рождение базы данных работающей под управлением СУБД, стало наиважнейшим достижением в области программного обеспечения. В то же время, именно это появление стало мощным катализатором многих значительных достижений не только в области создания программных продуктов, но и в других связанных с ней областях. Остановимся на краткой характеристике почти полувековой предыстории нынешнего состояния этой проблемы, ответив вначале на следующий вопрос.
Так в чем же суть новых упомянутых взглядов, идей?
База данных – это единое, вместительное хранилище разнообразных данных и описаний их структур, которое после своего определения, осуществляемого отдельно и независимо от приложений, используется одновременно многими приложениями. В базе данных хранимая информация организована в совместно используемый набор и логически связана между собой, точно также как в рассматриваемой соответствующей предметной области взаимосвязаны между собой объекты и явления. Поскольку структуры данных определяются средствами СУБД отдельно от приложений и хранятся в базе данных, то добавление новых структур данных или изменение существующих не влияет на приложения, не использующие измененные данные.
Система управления базами данных – это программное обеспечение, с помощью которого можно:
- определять базу данных, структуры ее данных, а также задавать ограничения для хранимых данных;
- манипулировать данными, организуя выполнение разнообразных не фиксированных заранее запросов;
- предоставлять контролируемый доступ к информации базы данных;
- осуществлять поддержку обеспечения безопасности данных;
- обеспечивать целостность данных;
- управлять многопользовательским режимом работы, контролируя процессы совместного доступа к данным;
- восстанавливать информацию базы данных, потерянную в результате различных аппаратных или программных сбоев.
Надо заметить, что в полной мере эти взгляды (концепции) и их составляющие формировались не сразу, а со временем.
Программное обеспечение первыхСУБД связано с обработкой элементов или групп элементов данных. В подобной ситуации доступ к одним и тем же данным уже может осуществляться из разнообразных прикладных программ различными путями. Программное же обеспечение должно включать в себя некоторые средства ограничения избыточности. Из одних и тех же физических данных могут быть получены разные логические файлы. Для различных прикладных программ могут быть использованы общие элементы данных. Сами данные могут адресоваться на уровне полей и групп полей, а не на уровне записей. Поиск возможен по многим ключам. На прикладные программ не влияет усложнение форм организации данных.
Создатели первых СУБД ориентировались на организацию баз данных на больших машинах (IBM 360/370, ЕС-ЭВМ) и на мини-ЭВМ (PDP-11) с хранением их во внешней памяти центральной ЭВМ. Интерактивный режим пользователя обеспечивался с помощью консольных терминалов, используемых в качестве устройств ввода-вывода центральной ЭВМ. Программы обработки информации баз данных использовали такие же языки программирования, как и числовые задачи.
Очевидным, что по мере накопления опыта, полученного при проектировании первыхсистем управления базами данных, стало то, что для обеспечения программными средствами логической и физической независимости данных понадобился дополнительный уровень. Не изменения прикладных программ при изменении логической структуры данных предполагается логической независимостью. Изменение физического расположения и организации данных не вызывающее изменение в общей логической структуре данных и прикладных программах предполагается физической независимостью. Для обеспечения логической и физической независимости в системе обязательно должен быть организован администратор базы данных, должна быть организована эффективная защита данных, наличие языка описания данных, наличие языка запроса, а так же организован контроль и статистика исполнения работ в системе.