Кортеж, отношение

Схема отношения, схема базы данных

Домен

Тип данных

Базовые понятия реляционных баз данных

Общие понятия реляционного подхода к организации БД. Основные концепции и термины

Основные понятия теории баз данных. Основные функции СУБД

Обеспечение ЛСА

Типовая функциональная структура ЛСА

1. Сбор и преобразование информации.

2. Подсистема контроля параметров обеспечивает контроль и обнаружение отклонений технологических параметров. Контролируемые параметры должны представлять наиболее полную информацию о процессе, необходимую для обеспечения пуска, наладки системы, а также оперативного управления ею.

Контролю подлежат:

Ø регулируемые выходные параметры;

Ø стабилизируемые возмущения входных потоков;

Ø контролируемые возмущения;

Ø параметры, необходимые для расчета технико-экономических показателей.

3. Регулирование параметров включает формирование и реализацию управляющих воздействий. Регулируемые параметры должны обеспечивать проведение процесса в установившемся режиме с заданным значением показателя эффективности.

Регулированию подлежат:

Ø показатель эффективности процесса или параметр косвенно его характеризующий;

Ø выходные параметры, свидетельствующие о нарушении материального и теплового баланса в процессе;

Ø стабилизируемые возмущающие воздействия.

4. Подсистема сигнализации разрабатывается на основании анализа объекта в отношении его взрыво- и пожароопасности, токсичности и агрессивности перерабатываемых веществ. Система сигнализации должна оповещать обслуживающий персонал о нарушении технологического регламента, который может привести к браку или аварии.

Сигнализации подлежат:

Ø отклонения наиболее важных режимных параметров и показателя эффективности от регламентных значений;

Ø параметры, изменение которых ведет к браку или аварии, прекращению подачи материальных и тепловых потоков;

Ø параметры, указывающие на отключение оборудования, не предусмотренные технологическим регламентом.

5. Подсистема защиты предназначена для формирования и реализации воздействий защиты и блокировки. Она должна обеспечивать реализацию мероприятий, предотвращающих аварии по сигналам, свидетельствующим о возникновении предаварийной ситуации.

1. Оперативный персонал – технологи, операторы и эксплуатационный персонал, обслуживающий ЛСА.

2. Организационное обеспечение:

Ø описание структуры системы;

Ø инструкции и регламенты для административного персонала.

3. Метрологическое обеспечение (аналогично, как для АСУ ТП).

4. Техническое обеспечение.

Ø КТС. Состав КТС для ЛСА:

1) Источники информации;

2) Преобразователи;

3) Средства отображения информации;

4) Средства локального регулирования;

5) Средства блокировки и защиты;

6) Исполнительные устройства.

Подбор КТС связан с выбором энергетической ветви ГСП (Государственная система приборов и средств автоматизации) и выбора промышленной сети системы КТС.

Ø Техническая структура. Способы организации технической структуры:

1) на базе технических средств ГСП в виде отдельных устройств;

2) на базе агрегатированных комплексов технических средств ГСП;

3) на базе измерительных устройств ГСП и регулирующих локальных микропроцессорных систем.

Современной формой информационных систем (ИС) являются банки данных, которые включают в свой состав вычислительную систему (ВС), одну или несколько баз данных (БД), систему управления базами данных (СУБД) и набор прикладных программ (ПП).

База данных обеспечивает хранение информации и представляет собой поименованную совокупность данных, организованных по определенным правилам, включающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными.

Традиционных возможностей файловых систем оказывается недостаточно для построения даже простых информационных систем. Мы выявили несколько потребностей, которые не покрываются возможностями систем управления файлами: поддержание логически согласованного набора файлов; обеспечение языка манипулирования данными; восстановление информации после разного рода сбоев; реально параллельная работа нескольких пользователей. Можно считать, что если прикладная информационная система опирается на некоторую систему управления данными, обладающую этими свойствами, то эта система управления данными является системой управления базами данных (СУБД).

Можно выделить следующие основные функции СУБД:

· управление данными во внешней памяти;

· управление буферами оперативной памяти;

· управление транзакциями;

· журнализация и восстановление БД после сбоев;

· поддержание языков БД.

Логически в современной реляционной СУБД можно выделить наиболее внутреннюю часть - ядро СУБД (часто его называют Data Base Engine), компилятор языка БД (обычно SQL), подсистему поддержки времени выполнения, набор утилит. В некоторых системах эти части выделяются явно, в других - нет, но логически такое разделение можно провести во всех СУБД.

СУБД (как и БД), как правило, различают по используемой модели данных на следующие типы: иерархические, сетевые, реляционные и объектно-ориентированные.

В иерархической модели данные представляются в виде древовидной (иерархической) структуры. Она удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией и громоздка для информации со сложными логическими связями.

Сетевая модель означает представление данных в виде произвольного графа. Достоинством сетевой и иерархической моделей данных является возможность их эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности. Недостатком сетевой модели данных является высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе.

Реляционная модель данных (РМД) получила название от англ. relation – отношение. При соблюдении определенных условий отношение представляется в виде двумерной таблицы, привычной для человека.

Достоинствами РМД являются ее простота, удобство реализации на ЭВМ, наличие теоретического обоснования и возможность формирования гибкой схемы БД.

РМД используется в основном в БД среднего размера. При увеличении числа таблиц в БД заметно падает скорость работы с ней.

Объектно-ориентированные БД объединяют в себе две модели данных, реляционную и сетевую, и используются для создания крупных БД со сложными структурами данных.

Основными понятиями реляционных баз данных являются тип данных, домен, атрибут, кортеж, первичный ключ и отношение.

Для начала покажем смысл этих понятий на примере отношения СОТРУДНИКИ, содержащего информацию о сотрудниках некоторой организации:

Понятие тип данных в реляционной модели данных полностью адекватно понятию типа данных в языках программирования. Обычно в современных реляционных БД допускается хранение символьных, числовых данных, битовых строк, специализированных числовых данных (таких как "деньги"), а также специальных "темпоральных" данных (дата, время, временной интервал). Достаточно активно развивается подход к расширению возможностей реляционных систем абстрактными типами данных (соответствующими возможностями обладают, например, системы семейства Ingres/Postgres). В нашем примере мы имеем дело с данными трех типов: строки символов, целые числа и "деньги".

Понятие домена более специфично для баз данных, хотя и имеет некоторые аналогии с подтипами в некоторых языках программирования. В самом общем виде домен определяется заданием некоторого базового типа данных, к которому относятся элементы домена, и произвольного логического выражения, применяемого к элементу типа данных. Если вычисление этого логического выражения дает результат "истина", то элемент данных является элементом домена.

Наиболее правильной интуитивной трактовкой понятия домена является понимание домена как допустимого потенциального множества значений данного типа. Например, домен "Имена" в нашем примере определен на базовом типе строк символов, но в число его значений могут входить только те строки, которые могут изображать имя (в частности, такие строки не могут начинаться с мягкого знака).

Следует отметить также семантическую нагрузку понятия домена: данные считаются сравнимыми только в том случае, когда они относятся к одному домену. В нашем примере значения доменов "Номера пропусков" и "Номера групп" относятся к типу целых чисел, но не являются сравнимыми. Заметим, что в большинстве реляционных СУБД понятие домена не используется, хотя в Oracle V.7 оно уже поддерживается.

Схема отношения - это именованное множество пар {имя атрибута, имя домена (или типа, если понятие домена не поддерживается)}. Степень или "арность" схемы отношения - мощность этого множества. Степень отношения СОТРУДНИКИ равна четырем, то есть оно является 4-арным. Если все атрибуты одного отношения определены на разных доменах, осмысленно использовать для именования атрибутов имена соответствующих доменов (не забывая, конечно, о том, что это является всего лишь удобным способом именования и не устраняет различия между понятиями домена и атрибута).

Схема БД (в структурном смысле) - это набор именованных схем отношений.

Кортеж, соответствующий данной схеме отношения, - это множество пар {имя атрибута, значение}, которое содержит одно вхождение каждого имени атрибута, принадлежащего схеме отношения. "Значение" является допустимым значением домена данного атрибута (или типа данных, если понятие домена не поддерживается). Тем самым, степень или "арность" кортежа, т.е. число элементов в нем, совпадает с "арностью" соответствующей схемы отношения. Попросту говоря, кортеж - это набор именованных значений заданного типа.

Отношение - это множество кортежей, соответствующих одной схеме отношения. Иногда, чтобы не путаться, говорят "отношение-схема" и "отношение-экземпляр", иногда схему отношения называют заголовком отношения, а отношение как набор кортежей - телом отношения. На самом деле, понятие схемы отношения ближе всего к понятию структурного типа данных в языках программирования. Было бы вполне логично разрешать отдельно определять схему отношения, а затем одно или несколько отношений с данной схемой.

Однако в реляционных базах данных это не принято. Имя схемы отношения в таких базах данных всегда совпадает с именем соответствующего отношения-экземпляра. В классических реляционных базах данных после определения схемы базы данных изменяются только отношения-экземпляры. В них могут появляться новые и удаляться или модифицироваться существующие кортежи. Однако во многих реализациях допускается и изменение схемы базы данных: определение новых и изменение существующих схем отношения. Это принято называть эволюцией схемы базы данных.

Обычным житейским представлением отношения является таблица, заголовком которой является схема отношения, а строками - кортежи отношения-экземпляра; в этом случае имена атрибутов именуют столбцы этой таблицы. Поэтому иногда говорят "столбец таблицы", имея в виду "атрибут отношения". Когда мы перейдем к рассмотрению практических вопросов организации реляционных баз данных и средств управления, мы будем использовать эту житейскую терминологию. Этой терминологии придерживаются в большинстве коммерческих реляционных СУБД.

Реляционная база данных - это набор отношений, имена которых совпадают с именами схем отношений в схеме БД.

Как видно, основные структурные понятия реляционной модели данных (если не считать понятия домена) имеют очень простую интуитивную интерпретацию, хотя в теории реляционных БД все они определяются абсолютно формально и точно.

Дата добавления: 2014-01-14