Базы данных и управление ими

Базы данных и управление ими.

Введение

Потоки информации, циркулирующие в мире, который нас окружает, огромны. Во времени они имеют тенденцию к увеличению. Поэтому в любой организации, как большой, так и маленькой, возникает проблема такой организации управления данными, которая обеспечила бы наиболее эффективную работу. Некоторые организации используют для этого шкафы с папками, но большинство предпочитают компьютеризированные способы – базы данных, позволяющие эффективно хранить, структурировать и систематизировать большие объемы данных. И уже сегодня без баз данных невозможно представить работу большинства финансовых, промышленных, торговых и прочих организаций. Не будь баз данных, они бы просто захлебнулись в информационной лавине.

Существует много веских причин перевода существующей информации на компьютерную основу. Сейчас стоимость хранения информации в файлах ЭВМ дешевле, чем на бумаге. Базы данных позволяют хранить, структурировать информацию и извлекать оптимальным для пользователя образом. Использование клиент/серверных технологий позволяют сберечь значительные средства, а главное и время для получения необходимой информации, а также упрощают доступ и ведение, поскольку они основываются на комплексной обработке данных и централизации их хранения. Кроме того ЭВМ позволяет хранить любые форматы данных, текст, чертежи, данные в рукописной форме, фотографии, записи голоса и т.д.

Для использования столь огромных объемов хранимой информации, помимо развития системных устройств, средств передачи данных, памяти, необходимы средства обеспечения диалога человек - ЭВМ, которые позволяют пользователю вводить запросы, читать файлы, модифицировать хранимые данные, добавлять новые данные или принимать решения на основании хранимых данных. Для обеспечения этих функций созданы специализированные средства – системы управления базами данных (СУБД). Современные СУБД - многопользовательские системы управления базой данных, которые специализируется на управлении массивом информации одним или множеством одновременно работающих пользователей.

Современные СУБД обеспечивают:

- набор средств для поддержки таблиц и отношений между связанными таблицами;

- развитый пользовательский интерфейс, который позволяет вводить и модифицировать информацию, выполнять поиск и представлять информацию в графическом или текстовом режиме;

- средства программирования высокого уровня, с помощью которых можно создавать собственные приложения.

Для разработки АИС "Учёт деятельности малых производственных предприятий" была выбрана интегрированная среда разработки Delphi 5 для WINDOWS – приложений. АИС "Учёт деятельности малых производственных предприятий" предназначена предоставлять оперативную информацию для АРМ Руководства, подготавливать информацию для дальнейшего анализа, снижать объёмы бумажного документооборота и д.р.

Данная АИС должна работать с оперативными данными, накопление этих данных позволит проводить анализ деятельности предприятия за любой период времени. Это является одной из задач внедрения системы, и для успешного достижения её, в систему встроен модуль оптимизации хранения информации. Благодаря его использованию, существенно сокращается время, затрачиваемое на подготовку информации для использования в других подсистемах. Это достигается путем выбора наиболее оптимального способа хранения данных в зависимости от типа. При таком подходе, время, затрачиваемое на получение этих данных другими подсистемами также сокращается.

ГЛАВА 1. Анализ деятельности малых производственных предприятий.

1.1. Структура АИС.

Рассмотрим структуру АИС малого производственного предприятия и ее взаимосвязи с другими системами.

При рассмотрении АИС будем использовать восемь групп АИС, в соответствии со структурой предприятия.

Взаимосвязи АИС "Основное производство и контроль качества":

Основное производство и контроль качества – одна из важнейших подсистем АСУ промышленного предприятия. В этой подсистеме ведутся все первичные документы по основной производственной деятельности и создается отчётная информация, с которой работают другие подсистемы. Подсистема выполняет сразу несколько функций: Планирование производства, Учёт производства, Контроль качества производства и Анализ. П/с "Основное производство и контроль качества" обменивается информацией со многими подразделениями предприятия.

Поток данных в п/с "Бухгалтерский учёт" представляет собой информацию о плановой себестоимости продукции, плановых затратах на производство, договорных обязательствах, о ценах на продукцию и собственно план производства. По мере выполнения плана производства, этот поток наполняется информацией о фактическом производстве, фактической себестоимости и фактических затратах.

Обмен информацией с п/с "Финансовый учёт" идет по налогам (план и факт выплат), договорным обязательствам, затратам, планируемому и фактическому производству.

При расчёте себестоимости продукции и учёте производства, используется информация о затратах на вспомогательные ресурсы, поступающая из п/с "Учёт вспомогательного производства". Это сметы затрат, планы ремонтов, планы строительства.

При расчёте выполнения плана производства, учитывается информация о движении ресурсов, поступающая из этой же п/с.

Планирование и учёт поступления ресурсов в производство, строится на основе обмена с п/с "Учёт снабжения" информацией о поставках, договорных обязательствах, ценах на ресурсы. В "Учёт снабжения" уходит информация о качестве поставляемого сырья.

П/с "Учет сбыта и реализации" получает из п/с "Основное производство и контроль качества" сведения о фактическом производстве и качестве товарной продукции. Выполнение плана производства в части отгрузки готовой продукции формируется на основе отчетности по реализации, поступающей из соответствующей п/с. Отчетность создается за различные периоды времени.

П/с "Учет персонала" передает в п/с "Основное производство и контроль качества" информацию о сотрудниках и данные по плановому ФЗП. Эти данные участвуют в расчете себестоимости продукции.

Вся отчётность п/с "Основное производство и контроль качества" передается в п/с "Управление и анализ" для проведения дальнейшего анализа и планирования, в т.ч. стратегического.

Внутри п/с "Основное производство и контроль качества", существует интенсивный обмен информацией между подсистемами различных служб производства и контроля качества.

П/с "Учет деятельности производственных цехов"' связана со всеми остальными службами. В различные подразделения передается отчетность по производству, описывающая наличие и движение сырья, полуфабрикатов, продукции и вспомогательных материалов в производстве, как оперативная, так и периодическая.

Из п/с "Планирование и учет ТЭП" поступает план производства, из п/с "Материальный учет сырья" - план поставок сырья, из п/с "Технологический контроль производства" передаются нормы расхода, регламент производства. П/с "Служба сертификации" передает п/с "Контроль качества" - информацию о качестве сырья, продукции, полуфабрикатов.

П/с "Планирование и учет ТЭП" связана большей частью с п/с "Технологический контроль производства". Из п/с "Технологический контроль производства" передаются ТЭП, нормы расхода ресурсов по производству, потребности в ресурсах, план и факт потерь в производстве. Из п/с "Учет деятельности производственных цехов" передается отчетность по производству (ежесуточная, ежемесячная). В п/с "Материальный учёт сырья" передается информация о плане производства. С п/с "Контроль качества" происходит обмен данными по смете содержания.

П/с "Материальный учет сырья" передает плановую и фактическую информацию о поставках сырья и отгрузке продукции организациям-поставщикам.

П/с "Технологический контроль производства" передает в п/с "Планирование и учёт ТЭП" технические показатели, нормы расхода ресурсов по производству, потребности в ресурсах, план и факт потерь в производстве, а в п/с "Учет деятельности производственных цехов" - нормы расхода ресурсов и потерь, регламенты производства. Из п/с "Контроль качества" в п/с "Технический контроль производства" поступает отчетность о качестве, из п/с "Статистический учет качества" - результаты статистического анализа качества, из п/с "Учет деятельности производственных цехов" - отчетность по фактическому производству.

П/с "Оперативный контроль за деятельностью предприятия" получает из п/с "Учет деятельности производственных цехов" оперативную информацию по производству, а из п/с "Контроль качества" - оперативную информацию о качестве.

П/с "Служба сертификации" передает в различные подразделения информацию по ГОСТам, ТУ, СтП, а также руководства и формы паспортов качества в п/с "Контроль качества". Из п/с "Контроль качества" приходит отчетность по качеству, а из п/с "Статистический учет качества" - результаты статистического анализа качества.

П/с "Контроль качества" получает заказы на анализы от п/с "Оперативный контроль за деятельностью предприятия" и п/с "Учет деятельности производственных цехов". Сюда поступает информация о наличии сырья, п/ф, продукции из п/с "Учет деятельности производственных цехов", ГОСТы, ТУ, СтП, руководства и формы паспортов качества из п/с "Службы сертификации", статистическая отчетность из п/с "Статистический учёт качества". П/с "Контроль качества" передает оперативную информацию о качестве, паспорта качества в п/с "Учет деятельности производственных цехов" и в п/с "Оперативный контроль за деятельностью предприятия", а отчеты - в п/с "Технологический контроль производства" и п/с "Служба сертификации". С п/с "Планирование и учет ТЭП" происходит обмен данными по смете содержания.

П/с "Статистический учет качества" получает из п/с "Контроль качества" накопленную информацию о качестве продукции, а из п/с "Службы сертификации" - нормативные документы, и передает результаты статистического анализа в различные п/с: "Контроль качества", "Служба сертификации", "Технологический контроль производства".

1.2. Функциональная схема подсистемы "Учет деятельности малых производственных цехов".

П/с "Учет деятельности производственных цехов" делится на следующие функциональные модули (рис.1.4.):

Учет движения сырья, полуфабрикатов, продукции.

Позволяет работать с оперативными данными о наличии и движении сырья, полуфабрикатов и продукции внутри производственного цикла.

Первичный материальный учет поставки сырья, производства и отгрузки продукции.

Позволяет работать с информацией о фактической поставке сырья, производстве продукции и отгрузке, и на ее основе, а также, используя информацию о движении технологических компонентов, план производства, информацию о качестве и нормативные документы, автоматически составлять оперативные и периодические отчеты по фактическому производству продукции, расходах и потерях. Эта отчетность передается в другие п/с.

По проекту реконструкции была принята автоматизированная система управления заводом, состоящая из АСУ технологическими установками, АСУ объектами общезаводского хозяйства и автоматизированной системы управления операциями приёма, хранения, отгрузки готовой продукции и сырья.

Интегрированная АСУ заводом строится на базе компьютерной сети, средств микропроцессорной техники и электроники. Каждая из указанных АСУ является иерархической и состоит из следующих подсистем:

- подсистемы автоматизированного контроля и управления технологическим процессом;

- подсистемы автоматической противоаварийной защиты (ПАЗ) технологического процесса и оборудования.

Первая подсистема выполняется на микропроцессорном программно-технологическом комплексе (ПТК) с сетевой структурой.

Подсистема автоматической противоаварийной защиты (ПАЗ) выполняется на высоконадёжном микропроцессорном программно-логическом контроллере (ПЛК) с горячим резервом входов/выходов, процессора, блока памяти.

В ПТК осуществляются информационные и управляющие функции АСУ, и отображение информации о действиях ПЛК, регистрация срабатывания и контроля за работоспособным состоянием средств ПАЗ, постоянный контроль состояния воздушной среды в пределах объекта, постоянный анализ изменения параметров в сторону критических значений и прогнозирование возможной аварии, проведение операций безаварийного пуска и остановки технологического объекта.

АИС "Учет деятельности производственных цехов" представляет собой законченный комплекс программных модулей для внесения, хранения и обработки всей оперативной информации по основной производственной деятельности предприятия. Оперативность обрабатываемой информации ни чем не ограничивается, при этом, накопление ежесуточной информации позволяет осуществлять дальнейший анализ в разрезе любых временных периодов.

Вся информация о деятельности предприятия разделяется на несколько типов. Выделяются следующие данные:

• об объемах поступления сырья на установки

• об объемах переработки на установках

• об объемах сжега на установке (для некоторых установок)

• об объемах цеховой отгрузки (например, отгрузка кокса)

• о расходе топлива по установкам

• о расходе топлива на нужды ТЭЦ

• о потерях по установкам

• о выработках газа (для некоторых установок)

• об остатках продукции в цехах (например, остатки кокса)

Вся эта информация имеется в распоряжении экономистов производственных цехов, которые и будут осуществлять оперативный ввод данных. Данные по суточной деятельности должны быть введены в систему утром следующего дня. В случае какой-либо ошибки в учете, позднее могут быть внесены изменения, без ущерба для целостности данных. Вместе с тем, возможно реализовать ведения журнала изменений, в котором будут отражаться все действия персонала по внесению корректировок в оперативные данные. Наличие такого журнала позволит не только проводить анализ качества учета деятельности (выявляя множество ошибок в ведении посуточного учета), но и следить за тем, как персонал работает с АРМом.

АИС "Учет деятельности малых производственных предприятий" должна обеспечивать обработку первичной информации по деятельности основного производства, ее внедрение будет означать появление оперативных данных в Общезаводской Системе. При чем данные эти должны отражать реальную картину производства и без каких-либо задержек по времени. На основе этих данных автоматически будут создаваться различные сводки и отчеты, пригодные для анализа производственной деятельности на сколь угодно большом временном периоде.

Данные, предоставляемые рассматриваемой АИС, позволят контролировать дисциплину персонала. Достаточно легко в АРМ Руководство могут быть встроены отчеты оценивающие интенсивность работы и качество предоставляемой информации. Такого рода анализ, основываясь на рассчитываемом проценте ошибок конкретных исполнителей при учете производства, позволит, используя данные за большой временной период, оценивать качество работы персонала. Собранные статистические данные позволят более корректно и решительно подходить к вопросу оценки работы персонала. Все эти обстоятельства послужили причиной в выборе темы для дипломного проекта.

Создание АИС "Учет деятельности малых производственных предприятий" открывает большие возможности перед пользователями и руководством.

Во-первых - это централизованное управление информационными ресурсами, во-вторых - быстрый и удобный для пользователя просмотр БД, удобная форма ее заполнения, корректировка, в-третьих - это возможность осуществления поиска по разным критериям и вывод полученной информации как на экран в режиме предварительного просмотра, так и на принтер.

ГЛАВА 2. Основные принципы создания баз данных.

2.1. Требования, которым должна удовлетворять организация базы данных.

Изучением этого вопроса долгое время занимались различные группы людей в учреждениях, использующих ЭВМ, в правительственных комиссиях, на вычислительных центрах коллективного пользования. Комитет CODASYL опубликовал отчеты на эту тему (CODASYL—организация, разработавшая язык КОБОЛ). Организации пользователей IBM SHARE и GUIDE в своем отчете сформулировали требования к системе управления базами данных. Организация ACiM (Association for Computing Machinery) также занималась изучением этого вопроса.

Ниже перечислены основные требования к организации базы данных.

2.1.1. Установление многосторонних связей.

Различным программистам требуются различные логические файлы. Эти файлы получаются из одной и той же совокупности данных. Между элементами запоминаемых данных могут существовать различные связи. Некоторые базы данных будут содержать сложные переплетения взаимосвязей. Метод организации данных должен быть таким, чтобы обеспечивалась возможность удобного представления этих взаимосвязей и быстрого согласования вносимых в них изменений. Система управления базами данных должна обеспечивать возможность получения требуемых логических файлов из имеющихся данных и существующих между ними связей. Необходимо, чтобы существовало хотя бы небольшое сходство между представлением логического файла в прикладной программе и способом физического хранения данных.[7, 10, 11].

2.1.2. Производительность.

Базы данных, специально разработанные для использования их оператором терминала, обеспечивают время ответа, удовлетворительное для диалога человек — терминал. Кроме того, система баз данных должна обеспечивать соответствующую пропускную способность. В системах, рассчитанных на небольшой поток запросов, пропускная способность накладывает незначительные ограничения на структуру базы данных. В системах с большим потоком запросов, например в системах резервирования авиабилетов, пропускная способность оказывает решающее влияние на выбор организации физического хранения данных.

В системах, предназначенных только для пакетной обработки, время ответа не так важно и метод физической организации может выбираться из условий обеспечения эффективной пакетной обработки.[7, 10, 11].

2.1.3. Минимальные затраты.

Для уменьшения затрат на создание и эксплуатацию базы данных выбираются такие методы организации, которые минимизируют требования к внешней памяти. При использовании этих методов физическое представление данных в памяти может сильно отличаться от того представления, которое использует прикладной программист. Преобразование одного представления в другое осуществляет программное обеспечение либо, если возможно, аппаратные или микропрограммные средства. В таких случаях приходится выбирать между затратами на алгоритм преобразования и экономией памяти.[7, 10, 11].

2.1.4. Минимальная избыточность.

В системах обработки, существовавших до использования систем управления базами данных, информационные фонды обладали очень высоким уровнем избыточности. Большинство ленточных библиотек содержало большое количество избыточных данных. Даже при использовании баз данных по мере возрастания информации, объединяемой в интегрированные базы данных, потенциальная возможность появления избыточных данных постепенно увеличивается. Избыточные данные дороги в том смысле, что они занимают больше памяти, чем это необходимо, и требуют более одной операции обновления. Целью организации базы данных должно быть уничтожение избыточных данных там, где это выгодно, и контроль за теми противоречиями, которые вызываются наличием избыточных данных.[7, 10, 11].

2.1.5. Возможности поиска.

Пользователь базы данных может обращаться к ней с самыми различными вопросами по поводу хранимых данных. В большинстве современных коммерческих приложений типы запросов предопределены, и физическая организация данных разрабатывается для их обработки с требуемой скоростью. Возросшие требования к системам заключаются в обеспечении обработки таких запросов или формирования таких ответов, которые заранее не запланированы. [7, 10, 11].

2.1.6. Целостность.

Если база данных содержит данные, используемые многими пользователями, очень важно, чтобы элементы данных и связи между ними не разрушались. Необходимо учитывать возможность возникновения ошибок и различного рода случайных сбоев. Хранение данных, их обновление, процедуры включения данных должны быть такими, чтобы система в случае возникновения сбоев могла восстанавливать данные без потерь. Необходимо, чтобы вычислительная система гарантировала целостность хранимых в ней данных.[7, 10, 11].

2.1.7. Безопасность и секретность.

Данные в системах баз данных должны храниться в тайне и сохранности. Запоминаемая информация иногда очень важна для использующего ее учреждения. Она не должна быть утеряна или похищена. Для увеличения жизнестойкости информации в базе данных важно защищать ее от аппаратных или программных сбоев, от катастрофических и криминальных ситуаций, от некомпетентного или злонамеренного использования лицами, которые могут ее неправильно употребить.

Под безопасностью данных понимают защиту данных от случайного или преднамеренного доступа к ним лиц, не имеющих на это право, от неавторизованной модификации данных или их уничтожения.

Секретность определяют как право отдельных лиц или организаций определять, когда, как и какое количество соответствующей информации может быть передано другим лицам или организациям.[7, 10, 11].

2.1.8. Связь с прошлым.

Организации, которые в течение какого-то времени эксплуатируют системы обработки данных, затрачивают значительные средства на написание программ, процедур и организацию хранения данных. В том случае, когда фирма начинает использовать на вычислительной установке новое программное обеспечение управления базами данных, очень важно, чтобы при этом она могла работать с уже существующими на этой установке программами, обрабатываемые данные можно было бы соответствующим образом преобразовывать. Такое условие требует наличия программной и информационной совместимости, и ее отсутствие может стать основным сдерживающим фактором при переходе к новым системам управления базами данных. Важно, однако, чтобы проблема связи с прошлым не сдерживала развитие средств управления базами данных. [7, 10, 11].

2.1.9. Связь с будущим.

Особенно важной представляется связь с будущим. В будущем данные и среда их хранения изменятся по многим направлениям. Любая коммерческая организация со временем претерпевает изменения. Особенно дорогими эти изменения оказываются для пользователей системами обработки данных. Огромные затраты, которые требуются для реализации самых простых изменений, сильно тормозят развитие этих систем. Эти затраты расходуются на преобразование данных, перезапись и отладку прикладных программ, явившихся результатом внесения изменений. Со временем число прикладных программ в организации растет, и поэтому перспектива перезаписи всех этих программ кажется нереальной. Одна из самых важных задач при разработке баз данных—запланировать базу данных таким образом, чтобы изменения ее можно было выполнять без модификации прикладных программ.[7, 10, 11].

2.1.10. Простота использования.

Средства, которые используются для представления общего логического описания данных, должны быть простыми и изящными.

Интерфейс программного обеспечения должен быть ориентирован на конечного пользователя и учитывать возможность того, что пользователь не имеет необходимой базы знаний по теории баз данных. [7, 10, 11].

2.2. Основы построения банков данных.

Вычислительная техника с каждым годом все шире применяется в различных сферах человеческой деятельности. Резкий рост объемов перерабатываемой информации и накопленный опыт пользования электронно-вычислительной техникой в различных областях человеческой деятельности приводят к необходимости пересматривать такую, традиционную область обработки информации, как управление данными.

При создании баз данных (БД) необходимо уделить особое внимание тому, чтобы данные можно было широко использовать в различного рода приложениях и чтобы способы использования данных можно было легко и быстро изменять. До появления БД было чрезвычайно трудно изменить способ организации используемых данных.

Для обеспечения гибкости использования данных необходимо учитывать два аспекта разработки БД:

- во-первых, данные должны быть независимы от программ для того, чтобы данные можно было добавлять или перестраивать без изменения программ;

- во-вторых, должна быть обеспечена возможность запрашивать и отыскивать нужную информацию в БД без трудоемкого написания программ на обычном языке программирования. Таким образом, проектирование БД должно основываться на вполне определенной системе положений - четко сформулированной концепции.[23].

Продолжающийся значительный рост использования ЭВМ в различных областях промышленности, в управлении и научных исследованиях привел к автоматизации обработки огромнейшего количества данных. В конце 50-х начале 60-х годов XX века многие организации начали накапливать и хранить данные в виде файлов, доступных ЭВМ. С течением времени организации постепенно осознавали необходимость централизации управления данными и приложениями.

База данных может быть определена как совокупность предназначенных для машинной обработки данных, которая служит для удовлетворения нужд многих пользователей в рамках одной или нескольких организаций. Основным моментом является то, что база данных предназначена для использования всеми членами организации, которым необходима информация, содержащаяся в базе данных. Информация хранится в базе данных, которая может включать много различных типов логических записей. База данных ориентирована на интегрированные требования, а не на одну программу, как было с частными файлами данных.

Однако наличие только базы данных само по себе не разрешает полностью проблем организации в области обработки данных и принятия решений. Управление базой данных, являющейся достоянием многих пользователей внутри организации, должно осуществляться с пользой для всей организации и с точки зрения организации в целом, а не отдельных пользователей. Без централизованного управления базой данных ее полезность со временем снижается.

Для решения проблемы регулирования и управления базами данных были развиты две концепции. Во-первых, программное обеспечение развивалось в направлении, обеспечивающем поддержание общего интерфейса между всеми пользователями и интегрированной базой данных. Пользователи не могут хранить информацию независимым образом, они должны использовать и обновлять информацию в соответствии с требованиями организации. Обеспечение, известное как система управления базами данных (СУБД), позволяет осуществить контроль данных с использованием ЭВМ, СУБД - это специальный пакет программ, посредством которого реализуется централизованное управление базой данных и обеспечивается доступ к данным.

В каждой СУБД прежде всего есть трансляторы или интерпретаторы с языка описания данных (ЯОД) и с языка манипулирования данными (ЯМД), единые для всей базы данных (БД).

Описание структуры данного некоторого типа на формализованном языке называют схемой этого данного. Язык описания данных (ЯОД) - это язык высокого уровня, предназначенный для задания схемы базы данных. С его помощью описываются типы данных, подлежащих хранению в базе или выборке из нее, их структура и связи между собой. Исходные тексты, написанные на этом языке, после трансляции отображаются в управляющие таблицы: адресных констант, констант и другую информацию, необходимую для работы с данными программ СУБД. В соответствии с полученным описанием СУБД может найти в базе требуемые данные, правильно преобразовать их и переработать, например в прикладную программу, которой они потребовались. При записи данных в базу СУБД определяет место в памяти ЭВМ, куда их требуется поместить, преобразует к заданному виду устанавливает необходимые связи.

ЯМД представлен системой команд манипулирования данными. В нем могут быть, например, следующие команды:

1. Произвести выборку из базы данных конкретного данного, значение которого удовлетворяет заданным условиям;

2. Произвести выборку из БД всех данных определенного типа, значения которых удовлетворяют заданным условиям и т.д.

Системы управления базой данных подразделяют на две группы в зависимости от способа реализации ЯМД:

1. СУБД с включающим языком;

2. СУБД с базовым языком.

В СУБД с базовым языком разрабатывается собственный алгоритмический язык, позволяющий кроме манипулирования данными выполнять арифметические операции, операции ввода - вывода на терминалы и т.д.

Во многих СУБД имеются специальные средства обеспечения защиты данных от некомпетентного их использования и сбоев технических средств, средства контроля достоверности данных, средства автоматического накопления статистики использования тех или иных данных различными категориями пользователей.

Другой концепцией является концепция администратора базы данных (АБД). Администратор базы данных - это лицо (или группа лиц), реализующие управление базой данных. Он должен уметь поддерживать взаимосвязи как с руководством высшего уровня, так и с пользователем, обрабатывающим данные, а также руководить штатом технических специалистов.

Этот штат должен включать лиц, имеющих опыт работы в таких областях, как программное обеспечение СУБД, операционные системы, техническое обеспечение ЭВМ, прикладное программирование, системное программирование.

Основная функция АБД - обеспечение структур данных и взаимосвязей между ними, эффективным методом обслуживания коллектива пользователей.

Функции АБД следующие:

- решать вопросы организации данных об объектах ПО и установление связей между ними с целью объединения информации о различных объектах, согласовывать запросы пользователей;

- координировать все действия по проектированию, реализации и ведения БД;

- учитывать перспективные и текущие требования пользователей;

- решать вопросы, связанные с расширением БД в связи с изменением границ ПО;

- разрабатывать и реализовывать меры по обеспечению защиты данных от некомпетентного их использования, от сбоев технических средств, обеспечение секретности определенной части данных и разграничение доступа к ним;

- контролировать избыточность и противоречивость данных, их достоверность;

- координировать работу технического обеспечения системы, системных программистов и прикладных программистов.

Место АБД было определено тогда, когда организации осознали необходимость централизованного управления ресурсами данных, обработки данных и другие аспекты, связанные с базой данных. Группы пользователей и отдельные пользователи должны обслуживаться всеми средствами, исходя из целей и возможностей организации в целом. АБД является ответственным за анализ потребностей пользователей, проектирование БД, ее внедрение, обновление, реорганизацию, консультацию и обучение пользователей.

2.3.Язык SQL как стандартный язык баз данных.

Стремительный рост популярности SQL является одной из самых важных тенденций в современной компьютерной промышленности. За несколько последних лет SQL стал единственным языком баз данных. На сегодняшний день SQL поддерживают свыше ста СУБД, работающих как на персональных компьютерах, так и на больших ЭВМ. Был принят, а затем дополнен официальный международный стандарт на SQL. Язык SQL является важным звеном в архитектуре систем управления базами данных, выпускаемых всеми ведущими поставщиками программных продуктов, и служит стратегическим направлением разработок компании Microsoft в области баз данных. Зародившись в результате выполнения второстепенного исследовательского проекта компании IBM, SQL сегодня широко известен и в качестве мощного рыночного фактора.[13]

2.3.1. Язык SQL.

SQL является инструментом, предназначенным для обработки и чтения данных, содержащихся в компьютерной базе данных. SQL - это сокращенное название структурированного языка запросов (Structured Query Language). Как следует из названия, SQL является языком программирования, который применяется для организации взаимодействия пользователя с базой данных. На самом деле SQL работает только с базами данных реляционного типа. Согласно принятой схеме, в вычислительной системе имеется база данных, в которой хранится важная информация. Если вычислительная система относится к сфере бизнеса, то в базе данных может храниться информация о материальных ценностях, выпускаемой продукции, объемах продаж и зарплате. В базе данных на персональном компьютере может храниться информация о выписанных чеках, телефонах и адресах или информация, извлеченная из более крупной вычислительной системы. Компьютерная программа, которая управляет базой данных, называется системой управления базой данных, или СУБД.

Если пользователю необходимо прочитать данные из базы данных, он запрашивает их у СУБД с помощью SQL. СУБД обрабатывает запрос, находит требуемые данные и посылает их пользователю. Процесс запрашивания данных и получения результата называется запросом к базе данных: отсюда и название — структурированный язык запросов.

Однако это название не совсем соответствует действительности. Во-первых, сегодня SQL представляет собой нечто гораздо большее, чем простой инструмент создания запросов, хотя именно для этого он и был первоначально предназначен. Несмотря на то, что чтение данных по-прежнему остается одной из наиболее важных функций SQL, сейчас этот язык используется для реализации всех функциональных возможностей, которые СУБД предоставляет пользователю, а именно:

Организация данных. SQL дает пользователю возможность изменять структуру представления данных, а также устанавливать отношения между элементами базы данных.

Чтение данных. SQL дает пользователю или приложению возможность читать из базы данных содержащиеся в ней данные и пользоваться ими.

Обработка данных. SQL дает пользователю или приложению возможность изменять базу данных, т.е. добавлять в нее новые данные, а также удалять или обновлять уже имеющиеся в ней данные.

Управление доступом. С помощью SQL можно ограничить возможности пользователя по чтению и изменению данных и защитить их от несанкционированного доступа.

Совместное использование данных. SQL координирует совместное использование данных пользователями и работающими параллельно, чтобы они не мешали друг другу.

Целостность данных. SQL позволяет обеспечить целостность базы данных, защищая ее от разрушения из-за несогласованных изменений или отказа системы.

Таким образом, SQL является достаточно мощным языком для взаимодействия с СУБД.

Во-вторых, SQL — это не полноценный компьютерный язык типа COBOL, FORTRAN или С. В SQL нет оператора IF для проверки условий, нет оператора GOTO для организации переходов и нет операторов DO или FOR для создания циклов. SQL является подъязыком баз данных, в который входит около тридцати операторов, предназначенных для управления базами данных. Операторы SQL встраиваются в базовый язык, например COBOL, FORTRAN или С, и дают возможность получать доступ к базам данных. Кроме того, из такого языка, как С, операторы SQL можно посылать СУБД в явном виде, используя интерфейс вызовов функций.

Наконец, SQL — это слабо структурированный язык, особенно по сравнению с такими сильно структурированными языками, как С или Pascal. Операторы SQL напоминают английские предложения и содержат "слова-пустышки", не влияющие на смысл оператора, но облегчающие его чтение. В SQL почти нет нелогичностей, к тому же имеется ряд специальных правил, предотвращающих создание операторов SQL, которые выглядят как абсолютно правильные, но не имеют смысла.

Несмотря на не совсем точное название, SQL на сегодняшний день является единственным стандартным языком для работы с реляционными базами данных. SQL — это достаточно мощный и в то же время относительно легкий для изучения язык.[13, 8].

2.3.2. Достоинства SQL.

SQL — это легкий для понимания язык и в то же время универсальное программное средство управления данными.

Успех языку SQL принесли следующие его особенности:

• независимость от конкретных СУБД;

• переносимость с одной вычислительной системы на другую;

• наличие стандартов;

• одобрение компанией IBM (СУБД DB2);

• поддержка со стороны компании Microsoft (протокол ODBC);

• реляционная основа;

• высокоуровневая структура, напоминающая английский язык;

• возможность выполнения специальных интерактивных запросов:

• обеспечение программного доступа к базам данных;

• возможность различного представления данных;

• полноценность как языка, предназначенного для работы с базами данных;

• возможность динамического определения данных;

• поддержка архитектуры клиент/сервер.

Все перечисленные выше факторы явились причиной того, что SQL стал стандартным инструментом для управления данными на персональных компьютерах, мини-компьютерах и больших ЭВМ. Ниже эти факторы рассмотрены более подробно.[13, 8, 17].

Независимость от конкретных СУБД

Все ведущие поставщики СУБД используют SQL, и ни одна новая СУБД, не поддерживающая SQL, не может рассчитывать на успех. Реляционную базу данных и программы, которые с ней работают, можно перенести с одной СУБД на другую с минимальными доработками и переподготовкой персонала. Программные средства, входящие в состав СУБД для персональных компьютеров, такие как программы для создания запросов, генераторы отчетов и генераторы приложений, работают с реляционными базами данных многих типов. Таким образом, SQL обеспечивает независимость от конкретных СУБД, что является одной из наиболее важных причин его популярности.

Переносимость с одной вычислительной системы на другие

Поставщики СУБД предлагают программные продукты для различных вычислительных систем: от персональных компьютеров и рабочих станций до локальных сетей, мини-компьютеров и больших ЭВМ. Приложения, созданные с помощью SQL и рассчитанные на однопользовательские системы, по мере своего развития могут быть перенесены в более крупные системы. Информация из корпоративных реляционных баз данных может быть загружена в базы данных отдельных подразделений или в личные базы данных. Наконец, приложения для реляционных баз данных можно вначале смоделировать на экономичных персональных компьютерах, а затем перенести на дорогие многопользовательские системы.

Стандарты языка SQL

Официальный стандарт языка SQL был опубликован Американским институтом национальных стандартов (American National Standards Institute — ANSI) и Международной организацией по стандартам (International Standards Organization — ISO) в 1986 году и значительно расширен в 1992 году. Кроме того, SQL является федеральным стандартом США по обработке информации (FIPS — Federal Information Processing Standard) и, следовательно, соответствие ему является одним из основных требований, содержащихся в больших правительственных контрактах, относящихся к области вычислительной техники. В Европе стандарт X/OPEN для переносимой среды программирования на основе операционной системы UNIX включает в себя SQL в качестве стандарта для доступа к базам данных. SQL Access Group — консорциум поставщиков компьютерного оборудования и баз данных — определил для SQL стандартный интерфейс вызовов функций, который является основой протокола ODBC компании Microsoft и входит также в стандарт X/OPEN. Эти стандарты служат как бы официальной печатью, одобряющей SQL, и они ускорили завоевание им рынка.[13, 8, 17].

Одобрение SQL компанией IBM (СУБД DB2)

SQL был придуман научными сотрудниками компании IBM и широко используется ею во множестве пакетов программного обеспечения. Подтверждением этому служит флагманская СУБД DB2 компании IBM. Все основные семейства компьютеров компании IBM поддерживают SQL: система PS/2 для персональных компьютеров, система среднего уровня AS/400. система RS/6000 на базе UNIX, а также операционные системы MVS и VM больших ЭВМ. Широкая поддержка SQL фирмой IBM ускорила его признание и еще в самом начале возникновения и развития рынка баз данных явилась своего рода недвусмысленным указанием для других поставщиков баз данных и программных систем, в каком направлении необходимо двигаться.

Протокол ODBC и компания Microsoft

Компания Microsoft рассматривает доступ к базам данных как важную часть своей операционной системы Windows. Стандартом этой компании по обеспечению доступа к базам данных является ODBC (Open Database Connectivity — взаимодействие с открытыми базами данных) — программный интерфейс, основанный на SQL. Протокол ODBC поддерживается наиболее распространенными приложениями Windows (электронными таблицами, текстовыми процессорами, базами данных и т.п.), разработанными как самой компанией Microsoft, так и другими ведущими поставщиками. Поддержка ODBC обеспечивается всеми ведущими реляционными базами данных. Кроме того, ODBC опирается на стандарты, одобренные консорциумом поставщиков SQL Access Group, что делает ODBC как стандартом де-факто компании Microsoft, так и стандартом, независимым от конкретных СУБД.[13, 8, 17].

Реляционная основа

SQL является языком реляционных баз данных, поэтому он стал популярным тогда, когда популярной стала реляционная модель представления данных. Табличная структура реляционной базы данных интуитивно понятна пользователям, поэтому язык SQL является простым и легким для изучения. Реляционная модель имеет солидный теоретический фундамент, на котором были основаны эволюция и реализация реляционных баз данных. На волне популярности, вызванной успехом реляционной модели, SQL стал единственным языком для реляционных баз данных.[13, 8, 17].

Высокоуровневая структура, напоминающая английский язык

Операторы SQL выглядят как обычные английские предложения, что упрощает их изучение и понимание. Частично это обусловлено тем, что операторы SQL описывают данные, которые необходимо получить, а не определяют способ их поиска. Таблицы и столбцы в реляционной базе данных могут иметь длинные описательные имена. В результате большинство операторов SQL означают именно то, что точно соответствует их именам, поэтому их можно читать как простые, понятные предложения.

Интерактивные запросы

SQL является языком интерактивных запросов, который обеспечивает пользователям немедленный доступ к данным. С помощью SQL пользователь может в интерактивном режиме получить ответы на самые сложные запросы в считанные минуты или секунды, тогда как программисту потребовались бы дни или недели, чтобы написать для пользователя соответствующую программу. Из-за того, что SQL допускает немедленные запросы, данные становятся более доступными и могут помочь в принятии решений, делая их более обоснованными.[13, 8, 17].

Программный доступ к базе данных

Программисты пользуются языком SQL, чтобы писать приложения, в которых содержатся обращения к базам данных. Одни и те же операторы SQL используются как для интерактивного, так и для программного доступа, поэтому части программ, содержащие обращения к базе данных, можно вначале тестировать в интерактивном режиме, а затем встраивать в программу. В традиционных базах данных для программного доступа используются одни программные средства, а для выполнения немедленных запросов — другие, без какой либо связи между этими двумя режимами доступа.[13, 8, 17].

Различные представления данных

С помощью SQL создатель базы может сделать так, что различные пользователи базы данных будут видеть различные представления её структуры и содержимого. Например, базу данных можно спроектировать таким образом, что каждый пользователь будет видеть только данные, относящиеся к его подразделению или торговому региону. Кроме того, данные из различных частей базы данных могут быть скомбинированы и представлены пользователю в виде одной простой таблицы. Следовательно, представления можно использовать для усиления защиты базы данных и ее настройки под конкретные требования отдельных пользователей.[13, 8, 17].

Полноценный язык для работы с базами данных

Первоначально SQL был задуман как язык интерактивных запросов, но сейчас он вышел далеко за рамки чтения данных. SQL является полноценным и логичным языком, предназначенным для создания базы данных, управления ее защитой, изменения ее содержимого, чтения данных и совместного использования данных несколькими пользователями, работающими параллельно. Приемы, освоенные при изучении одного раздела языка, могут затем применяться в других командах, что повышает производительность работы пользователей.[13, 8, 17].

Динамическое определение данных

С помощью SQL можно динамически изменять и расширять структуру базы данных даже в то время, когда пользователи обращаются к ее содержимому. Это большое преимущество перед языками статического определения данных, которые запрещают доступ к базе данных во время изменения ее структуры. Таким образом, SQL обеспечивает максимальную гибкость, так как дает базе данных возможность адаптироваться к изменяющимся требованиям, не прерывая работу приложения, выполняющегося в реальном масштабе времени.[13, 8, 17].

Архитектура клиент/сервер

SQL — естественное средство для реализации приложений клиент/сервер. В этой роли SQL служит связующим звеном между клиентской системой, взаимодействующей с пользователем, и серверной системой, управляющей базой данных, позволяя каждой системе сосредоточиться на выполнении своих функций. Кроме того, SQL позволяет персональным компьютерам функционировать в качестве клиентов по отношению к сетевым серверам или более крупным базам данных, установленным на больших ЭВМ; это позволяет получать доступ к корпоративным данным из приложений, работающих на персональных компьютерах.[13, 8, 17].

2.4. Архитектуры баз данных.

Для рассмотрения способов организации баз данных нужно определить несколько понятий.

Ядро БД отвечает за управление данными во внешней памяти, управление буферами оперативной памяти, управление транзакциями и журнализацию. Соответственно, можно выделить такие компоненты ядра (по крайней мере, логически, хотя в некоторых системах эти компоненты выделяются явно), как менеджер данных, менеджер буферов, менеджер транзакций. Ядро БД обладает собственным интерфейсом, не доступным пользователям напрямую и используемым в программах. Ядро БД является основной резидентной частью СУБД. При использовании архитектуры "клиент-сервер" ядро является основной составляющей серверной части системы.

Основной функцией компилятора языка БД является компиляция операторов языка БД в некоторую выполняемую программу.

В отдельные утилиты БД обычно выделяют такие процедуры, которые слишком накладно выполнять с использованием языка БД, например, загрузка и выгрузка БД, сбор статистики, глобальная проверка целостности БД и т.д. Утилиты программируются с использованием интерфейса ядра БД, а иногда даже с проникновением внутрь ядра.

Общий состав средств, необходимых для работы готового приложения с БД, показан на рис.2.1. Согласно этой общей схеме, мы имеем цепочку

Приложение —> Ядро БД —> базы данных. В структуре приложения имеется цепочка Невизуальные компоненты —> Визуальные компоненты. Невизуальные компоненты предоставляют программисту некоторые функции по управлению ядром базы данных, а также самими данными. С помощью Визуальных компонент данные отображаются на экране (таблицы, списки, выпадающие списки, графики и др.). Местоположение ядра БД и самих баз данных в этой цепочке не отражены.

Местоположение Ядра БД и баз данных зависит от используемой архитектуры. Имеется три разновидности архитектур баз данных:

• локальные базы данных и архитектура "файл-сервер";

• архитектура "клиент-сервер";

• многозвенная (трехзвенная N-tier или multi-tier) архитектура.

Использование той или иной архитектуры накладывает сильный отпечаток на общую идеологию работы приложения, на программный код в приложении, на состав компонентов для работы с БД, используемых в приложении (прежде всего это касается невизуальных компонентов).[4, 15].

Локальные базы данных и архитектура "файл-сервер"

При работе с локальными базами данных сами БД расположены на том же компьютере, что и приложения, осуществляющие доступ к ним. Работа с БД происходит в однопользовательском режиме. Ядро БД распложено на компьютере пользователя. Приложение ответственно за поддержание целостности БД и за выполнение запросов к БД. Общая схема однопользовательской архитектуры показана на рис.2.2.

При работе в архитектуре "файл-сервер" БД и приложение расположены на файловом сервере сети (например, Novell NetWare). Возможна многопользовательская работа с одной и той же БД, когда каждый пользователь со своего компьютера запускает приложение, расположенное на сетевом сервере.

Тогда на компьютере пользователя запускается копия приложения. По каждому запросу к БД из приложения, данные из таблиц БД перегоняются на компьютер пользователя, независимо от того, сколько реально нужно данных для выполнения запроса. После этого выполняется запрос.

Каждый пользователь имеет на своем компьютере локальную копию данных, время от времени обновляемых из реальной БД, расположенной на сетевом сервере. При этом изменения, которые каждый пользователь вносит в БД, могут быть до определенного момента неизвестны другим пользователям, что делает актуальной задачу систематического обновления данных на компьютере пользователя из реальной БД. Другой актуальной задачей является блокирование записей, которые изменяются одним из пользователей: это необходимо для того, чтобы в это время другой пользователь не внес изменений в те же данные. В архитектуре "файл-сервер" вся тяжесть выполнения запросов к БД, управления целостностью БД ложится на приложение пользователя. БД на сервере является пассивным источником данных. Общая схема архитектуры "файл-сервер" показана на рис. 2.1.

Кардинальных различий с точки зрения архитектуры между однопользовательской архитектурой и архитектурой "файл-сервер" нет. И в том и в ином случае в качестве СУБД применяются так называемые "персональные" (или "локальные") СУБД такие как Paradox, dBase и пр. Сама база данных в этом случае представляет собой набор таблиц, индексных файлов, файлов полей комментариев (мемо-полей) и пр., хранящихся в одном каталоге на диске в виде отдельных файлов.[4].

Удаленные базы данных и архитектура "клиент-сервер"

Архитектура "файл-сервер" неэффективна, по крайней мере, в двух отношениях:

При выполнении запроса к базе данных, расположенной на файловом сервере, в действительности происходит запрос к локальной копии данных на компьютере пользователя. Поэтому перед выполнением запроса данные в локальной копии обновляются из реальной БД. Данные обновляются в полном объеме. Так, если таблица БД состоит из 1000 записей, а для выполнения запроса (например, выдать сумму премий за октябрь в отделе Y) реально нужно 10 записей, все равно перегоняются все 1000 записей. Таким образом, не нужно иметь слишком много пользователей и запросов от них, чтобы серьезно ''забить" сеть, что, конечно же, не может не сказаться на ее быстродействии.

Обеспечение целостности БД производится из приложений. Это потенциальный источник ошибок, нарушающих физическую и логическую целостность БД, поскольку различные приложения могут производить контроль целостности БД по-разному, взаимоисключающими способами, или не проводить такого контроля вовсе. Намного эффективнее управлять БД из единого места и по единым законам, нежели из разных приложений и по потенциально разным законам (все зависит от того, как написано приложение). Поэтому безопасность при работе в архитектуре "файл-сервер" невысока и всегда присутствует элемент неопределенности. Секретность и конфиденциальность при работе с БД в архитектуре "файл-сервер" обеспечить также тяжело - любой, кто имеет доступ в каталог сетевого сервера, где хранится БД, может изменять таблицы БД любым образом, копировать их, заменять и т.д. [4].

Архитектура "клиент-сервер" разделяет функции приложения пользователя (называемого клиентом) и сервера.

Приложение-клиент формирует запрос к серверу, на котором расположена БД, на структурном языке запросов SQL. Удаленный сервер принимает запрос и переадресует его SQL-серверу БД. SQL-сервер – это специальная программа, управляющая удаленной базой данных. SQL-сервер обеспечивает интерпретацию запроса, его выполнение в базе данных, формирование результата выполнения запроса и выдачу его приложению-клиенту. При этом ресурсы клиентского компьютера не участвуют в физическом выполнении запроса; клиентский компьютер лишь отсылает запрос к серверной БД и получает результат, после чего интерпретирует его необходимым образом и представляет пользователю. Так как клиентскому приложению посылается результат выполнения запроса, по сети "путешествуют" только те данные, которые необходимы клиенту. В итоге снижается нагрузка на сеть. Поскольку выполнение запроса происходит там же, где хранятся данные (на сервере), нет необходимости в пересылке больших пакетов данных. Кроме того, SQL-сервер, если это возможно, оптимизирует полученный запрос таким образом, чтобы он был выполнен в минимальное время с наименьшими накладными расходами.

Все это повышает быстродействие системы и снижает время ожидания результата запроса.

При выполнении запросов сервером существенно повышается степень безопасности данных, поскольку правила целостности данных определяются в базе данных на сервере и являются едиными для всех приложений, использующих эту БД. Таким образом, исключается возможность определения противоречивых правил поддержания целостности. Мощный аппарат транзакций, поддерживаемый SQL-серверами, позволяет исключить одновременное изменение одних и тех же данных различными пользователями и предоставляет возможность откатов к первоначальным значениям при внесении в БД изменений, закончившихся аварийно. Таким образом, функциями приложения-клиента являются:

посылка к серверу запросов;

интерпретация результатов запросов, полученных от сервера, и представление их пользователю в требуемой форме;

реализация интерфейса пользователя.

SQL-сервер - это программа, расположенная на компьютере сетевого сервера. SQL-сервер должен быть загружен на момент принятия запроса от клиента. Функциями сервера БД являются:

прием запросов от приложений-клиентов, интерпретация запросов, выполнение запросов в БД, отправка результата выполнения запроса приложению-клиенту;

управление целостностью БД, обеспечение системы безопасности, блокировка неверных действий приложений-клиентов;

хранение бизнес-правил, часто используемых запросов в уже интерпретированном виде;

обеспечение одновременно безопасной и отказоустойчивой многопользовательской работы с одними и теми же данными. В архитектуре "клиент-сервер" используются так называемые "удаленные" (или "промышленные") СУБД. Промышленными они называются из-за того. что именно СУБД этого класса могут обеспечить работу информационных систем масштаба среднего и крупного предприятия, организации, банка. Локальные СУБД предназначены для однопользовательской работы или для обеспечения работы информационных систем, рассчитанных на небольшие группы пользователей.[4, 15, 11].

К разрядку промышленных СУБД принадлежат: Oracle, Gupta, Informix, Sybase, MS SQL Server, DB2, InterBase и ряд других.

Как правило, SQL-сервер управляется отдельным сотрудником или группой сотрудников (администраторы SQL-сервера). Они управляют физическими характеристиками баз данных, производят оптимизацию, настройку и переопределение различных компонентов БД, создают новые БД, изменяют существующие и т.д., а также выдают привилегии (разрешения на доступ определенного уровня к конкретным БД, SQL-серверу) различным пользователям.

Кроме этого, существует отдельная категория сотрудников, называемых администраторами баз данных. Как правило, это администраторы сервера, разработчики БД или пользователи, имеющие привилегии на создание, изменение, настройку оптимальных параметров отдельных серверных БД. Администраторы БД также отвечают за предоставление прав на разноуровневый доступ к сопровождаемым ими БД для других пользователей.[4, 15, 11].

Использование архитектуры "клиент-сервер":

резко уменьшает сетевой трафик:

понижает сложность приложений-клиентов (поскольку тем уже нет необходимости обеспечивать целостность и безопасность БД и следить за параметрами многопользовательской работы с БД);

понижает требования к аппаратным средствам, на которых эти приложения функционируют (т.е. к компьютерам пользователей-клиентов):

повышает надежность БД, ее целостность, безопасность и секретность.

2.5. Проблемы проектирования БД.

Объединение программного обеспечения СУБД, прикладного программного обеспечения, реализованной базы данных, операционной системы (ОС) и аппаратных средств в одну систему для информационного обслуживания пользователей известно под названием система баз данных. Хотя технология применения СУБД, ОС и прикладных программ, хорошо известна, необходимо уделить внимание эффективному использованию этих средств с различными структурами баз данных. Так, главная проблема, стоящая перед администратором БД, заключается не в том, как использовать ее наиболее эффективно. Эта проблема может быть сформулирована в виде нескольких вопросов, возникающих в течение жизненного цикла приложения:

1. Что представляют собой требования пользователей и в какой форме они могут быть выражены?

2. Как эти требования могут быть преобразованы в эффективную структуру базы данных?

3. Как часто и каким образом структура базы данных должна перестраиваться в соответствии с новыми и/или изменяющимися требованиями?

Процесс разработки структуры базы данных в соответствии с требованиями пользователей называется проектированием базы данных.

Достижение приемлемого для всех пользователей уровня эксплуатационных характеристик базы данных является сложной задачей. Проектировщик БД должен постоянно помнить о стоимости различных услуг, предоставляемых пользователем одной или нескольких интегрированных БД. Ожидаемая экономия памяти и широкое использование базы данных в деятельности организации должна сопровождаться критическим анализом потенциального снижения качества обслуживания некоторых пользователей. Этой невозможности необходимо избегать. Целью должно быть - приемлемые эксплуатационные характеристики для всех пользователей.

Другим аспектом функционирования БД является ее гибкость. БД, тесно привязанные к текущим приложениям, могут иметь слишком ограниченную сферу применения в других подобных организациях. Быстрое изменение требований и введение новых типов элементов данных могут иметь следствием повышение стоимости сопровождения программ, разложение временных файлов и сортировок, а также снижение производительности системы.

ГЛАВА 3. Среда Delphi как средство для разработки СУБД.

3.1. Программный продукт Delphi.

Поскольку использование баз данных является одним из краеугольных камней, на которых построено существование различных организаций, пристальное внимание разработчиков приложений баз данных вызывают инструменты, при помощи которых такие приложения можно было бы создавать. Выдвигаемые к ним требования в общем виде можно сформулировать как: "быстрота, простота, эффективность, надежность".

Среди большого разнообразия продуктов для разработки приложений Delphi занимает одно из ведущих мест. Delphi отдают предпочтение разработчики с разным стажем, привычками, профессиональными интересами. С помощью Delphi написано колоссальное количество приложений, десятки фирм и тысячи программистов-одиночек разрабатывают для Delphi дополнительные компоненты.[4].

В основе такой общепризнанной популярности лежит тот факт, что Delphi, как никакая другая система программирования, удовлетворяет изложенным выше требованиям. Действительно, приложения с помощью Delphi разрабатываются быстро, причем взаимодействие разработчика с интерактивной средой Delphi не вызывает внутреннего отторжения, а наоборот, оставляет ощущение комфорта. Delphi-приложения эффективны, если разработчик соблюдает определенные правила (и часто - если не соблюдает). Эти приложения надежны и при эксплуатации обладают предсказуемым поведением.[4, 22].

Пакет Delphi - продолжение линии компиляторов языка Pascal корпорации Borland. Pascal как язык очень прост, а строгий контроль типов данных способствует раннему обнаружению ошибок и позволяет быстро создавать надежные и эффективные программы. Корпорация Borland постоянно обогащала язык. Когда-то в версию 4.0 были включены средства раздельной трансляции, позже, начиная с версии 5.5, появились объекты, а в состав шестой версии пакета вошла полноценная библиотека классов Turbo Vision, реализующая оконную систему в текстовом режиме работы видеоадаптера. Это был один из первых продуктов, содержавших интегрированную среду разработки программ.

В классе инструментальных средств для начинающих программистов продуктам компании Borland пришлось конкурировать со средой Visual Basic корпорации Microsoft, где вопросы интеграции и удобства работы были решены лучше. Когда в начале 70-х годов Н. Вирт опубликовал сообщение о Pascal, это был компактный, с небольшим количеством основных понятий и зарезервированных слов язык программирования, нацеленный на обучение студентов. Язык, на котором предстоит работать пользователю Delphi, отличается от исходного не только наличием множества новых понятий и конструкций, но и идейно: в нем вместо минимизации числа понятий и использования самых простых конструкций (что, безусловно, хорошо для обучения, но не всегда оправдано в практической работе), предпочтение отдается удобству работы профессионального пользователя. Как язык Turbo Pascal естественно сравнивать с его ближайшими конкурентами - многочисленными вариациями на тему языка Basic (в первую очередь с Visual Basic корпорации Microsoft) и с C++.[4, 6]. Я считаю, что Turbo Pascal существенно превосходит Basic за счет полноценного объектного подхода, включающего в себя развитые механизмы инкапсуляции, наследование и полиморфизм. Последняя версия языка, применяемая в Delphi, по своим возможностям приближается к C++. Из основных механизмов, присущих C++, отсутствует только множественное наследование. (Впрочем, этим красивым и мощным механизмом порождения новых классов пользуется лишь небольшая часть программистов, пишущих на С++.) Плюсы применения языка Pascal очевидны: с одной стороны, в отличие от Visual Basic, основанного на интерпретации промежуточного кода, для него имеется компилятор, генерирующий машинный код, что позволяет получать значительно более быстрые программы. С другой - в отличие от C++ синтаксис языка Pascal способствует построению очень быстрых компиляторов. [6].

Среда программирования напоминает пакет Visual Basic. В вашем распоряжении несколько отдельных окон: меню и инструментальные панели, Object Inspector (в котором можно видеть свойства объекта и связанные с ним события), окна визуального построителя интерфейсов (Visual User Interface Builder), Object Browser (позволяющее изучать иерархию классов и просматривать списки их полей, методов и свойств), окна управления проектом (Project Manager) и редактор.

Delphi содержит полноценный текстовый редактор типа Brief, назначения клавиш в котором соответствуют принятым в Windows стандартам, а глубина иерархии операций Undo неограниченна. Как это стало уже обязательным, реализовано цветовое выделение различных лексических элементов программы. Процесс построения приложения достаточно прост. Нужно выбрать форму (в понятие формы входят обычные, диалоговые, родительские и дочерние окна MDI), задать ее свойства и включить в нее необходимые компоненты (видимые и, если понадобится, неотображаемые): меню, инструментальные панели, строку состояния и т. п., задать их свойства и далее написать (с помощью редактора исходного кода) обработчики событий. Object Browser Окна типа Object Browser стали неотъемлемой частью систем программирования на объектно-ориентированных языках. Работа с ними становится возможной сразу после того, как вы скомпилировали приложение.

Projeсt Manager - это отдельное окно, где перечисляются модули и формы, составляющие проект. При каждом модуле указывается маршрут к каталогу, в котором находится исходный текст. Жирным шрифтом выделяются измененные, но еще не сохраненные части проекта. В верхней части окна имеется набор кнопок: добавить, удалить, показать исходный текст, показать форму, задать опции и синхронизировать содержимое окна с текстом файла проекта, т. е. с головной программой на языке Pascal.

Опции, включая режимы компиляции, задаются для всего проекта в целом. В этом отношении традиционные make-файлы, используемые в компиляторах языка C, значительно более гибки.

Visual Component Library (VCL) Богатство палитры объектов для построения пользовательского интерфейса - один из ключевых факторов при выборе инструмента визуального программирования. При этом для пользователя имеет значение как число элементов, включенных непосредственно в среду, так и доступность элементов соответствующего формата на рынке. [4, 22].

3.2. Высокопроизводительный компилятор в машинный код.

Компиляторы языка Pascal компании Borland никогда не заставляли пользователя подолгу ждать результатов компиляции. Производители утверждают, что на сегодня данный компилятор - самый быстрый в мире. Компилятор, встроенный в Delphi позволяет обрабатывать 120 тыс. строк исходного текста в минуту на машине 486/33 или 350 тыс. - при использовании процессора Pentium/90. Он предлагает легкость разработки и быстрое время проверки готового программного блока, характерного для языков четвертого поколения (4GL) и в то же время обеспечивает качество кода, характерного для компилятора 3GL. Кроме того, Delphi обеспечивает быструю разработку без необходимости писать вставки на Си или ручного написания кода (хотя это возможно).

В смысле проектирования Delphi мало, чем отличается от проектирования в интерпретирующей среде, однако после выполнения компиляции мы получаем код, который исполняется в 10-20 раз быстрее, чем тоже самое, сделанное при помощи интерпретатора. Кроме того, компилятор компилятору рознь, в Delphi компиляция производится непосредственно в родной машинный код, в то время как существуют компиляторы, превращающие программу в так называемый p-код, который затем интерпретируется виртуальной p-машиной. Это не может не сказаться на фактическом быстродействии готового приложения.

По всей вероятности, такая высокая скорость объясняется в первую очередь отказом от демонстрации в процессе работы числа скомпилированных строк. Следует отметить также, что благодаря опции оптимизации сегментов удается существенно сократить размер выполняемого файла. Можно запустить компилятор в режиме проверки синтаксиса. При этом наиболее длительная операция компоновки и изготовления исполняемого файла выполняться не будет.

Вероятно, то обстоятельство, что Delphi позиционируется как средство создания приложений, взаимодействующих с базами данных, и ориентировано преимущественно на рынок инструментальных средств клиент/сервер, где до настоящего момента доминируют интерпретируемые языки, позволило его авторам не задумываться над созданием оптимизирующего компилятора, способного использовать все достоинства архитектур современных процессоров. [22].

3.3. Мощный объектно-ориентированный язык.

Совместимость с программами, созданными ранее средствами Borland Pascal, сохраняется, несмотря на то, что в язык внесены существенные изменения. Необходимость в некоторых усовершенствованиях давно ощущалась. Самое заметное из них - аппарат исключительных ситуаций, подобный тому, что имеется в C++, был первым реализован в компиляторах корпорации Borland. Не секрет, что при написании объектно-ориентированных программ, активно работающих с динамической памятью и другими ресурсами, немалую трудность представляет аккуратное освобождение этих ресурсов в случае возникновения нештатных ситуаций. Особенно это актуально для среды Windows, где число видов ресурсов довольно велико, а неряшливая работа с ними может быстро привести к зависанию всей системы. Предусмотренный в Delphi аппарат исключений максимально упрощает кодирование обработки нештатных ситуаций и освобождения ресурсов.

Объектно-ориентированный подход в новой версии языка получил значительное развитие. Перечислим основные новшества.

введено понятие класса.

реализованы методы классов, аналогичные статическим методам C++. Они оперируют не экземпляром класса, а самим классом.

механизм инкапсуляции во многом усовершенствован. Введены защищенные поля и методы, которые, подобно приватным, не видны извне, но отличаются от них тем, что доступны из методов класса- наследника.

введена обработка исключительных ситуаций. В Delphi это устроено в стиле С++. Исключения представлены в виде объектов, содержащих специфическую информацию о соответствующей ошибке (тип и место- нахождение ошибки). Разработчик может оставить обработку ошибки, существовавшую по умолчанию, или написать свой собственный обработчик. Обработка исключений реализована в виде exception-handling blocks (также еще называется protected blocks), которые устанавливаются ключевыми словами try и end. Существуют два типа таких блоков: try...except и try...finally.

появилось несколько удобных синтаксических конструкций, в числе которых преобразование типа объекта с контролем корректности (в случае неудачи инициируется исключение) и проверка объекта на принадлежность классу.

ссылки на классы придают дополнительный уровень гибкости, так, когда вы хотите динамически создавать объекты, чьи типы могут быть известны только во время выполнения кода. К примеру, ссылки на классы используются при формировании пользователем документа из разного типа объектов, где пользователь набирает нужные объекты из меню или палитры. Собственно, эта технология использовалась и при построении Delphi.

введено средство, известное как механизм делегирования. Под делегированием понимается то, что некий объект может предоставить другому объекту отвечать на некоторые события. Он используется в Delphi для упрощения программирования событийно-ориентированных частей программ, т. е. пользовательского интерфейса и всевозможных процедур, запускаемых в ответ на манипуляции с базой данных.

После того как Borland внесла перечисленные изменения, получился мощный объектно-ориентированный язык, сопоставимый по своим возможностям с C++. Платой за новые функции стало значительное повышение требований к профессиональной подготовке программиста.

Язык программирования Delphi базируется на Borland Object Pascal.

Кроме того, Delphi поддерживает такие низкоуровневые особенности, как подклассы элементов управления Windows, перекрытие цикла обработки сообщений Windows, использование встроенного ассемблера.[22].

3.4. Объектно-ориентированная модель программных компонент.

Основной упор этой модели в Delphi делается на максимальном повторном использовании кода. Это позволяет разработчикам строить приложения весьма быстро из заранее подготовленных объектов, а также дает им возможность создавать свои собственные объекты для среды Delphi. Никаких ограничений по типам объектов, которые могут создавать разработчики, не существует. Действительно, все в Delphi написано на нем же, поэтому разработчики имеют доступ к тем же объектам и инструментам, которые использовались для создания среды разработки. В результате нет никакой разницы между объектами, поставляемыми Borland или третьими фирмами, и объектами, которые вы можете создать.

В стандартную поставку Delphi входят основные объекты, которые образуют удачно подобранную иерархию из 270 базовых классов. На Delphi можно одинаково хорошо писать как приложения к корпоративным базам данных, так и, к примеру, игровые программы. Во многом это объясняется тем, что традиционно в среде Windows было достаточно сложно реализовывать пользовательский интерфейс. Событийная модель в Windows всегда была сложна для понимания и отладки. Но именно разработка интерфейса в Delphi является самой простой задачей для программиста.

Благодаря такой возможности приложения, изготовленные при помощи Delphi, работают надежно и устойчиво. Delphi поддерживает использование уже существующих объектов, включая DLL, написанные на С и С++, OLE сервера, VBX, объекты, созданные при помощи Delphi. Из готовых компонент работающие приложения собираются очень быстро. Кроме того, поскольку Delphi имеет полностью объектную ориентацию, разработчики могут создавать свои повторно используемые объекты для того, чтобы уменьшить затраты на разработку.

Delphi предлагает разработчикам - как в составе команды, так и индивидуальным - открытую архитектуру, позволяющую добавлять компоненты, где бы они ни были изготовлены, и оперировать этими вновь введенными компонентами в визуальном построителе. Разработчики могут добавлять CASE-инструменты, кодовые генераторы, а также авторские help’ы, доступные через меню Delphi. [22].

3.5. Библиотека визуальных компонент.

Компоненты, используемые при разработке в Delphi, встроены в среду разработки приложений и представляют из себя набор типов объектов, используемых в качестве фундамента при строительстве приложения.

Этот костяк называется Visual Component Library (VCL). В VCL есть такие стандартные элементы управления, как строки редактирования, статические элементы управления, строки редактирования со списками, списки объектов. Еще имеются такие компоненты, которые ранее были доступны только в библиотеках третьих фирм: табличные элементы управления, закладки, многостраничные записные книжки. Все объекты разбиты на страницы по своей функциональности и представлены в палитре компонент.

VCL содержит специальный объект, предоставляющий интерфейс графических устройств Windows, и позволяющий разработчикам рисовать, не заботясь об обычных для программирования в среде Windows деталях.

Ключевой особенностью Delphi является возможность не только использовать визуальные компоненты для строительства приложений, но и создание новых компонент. Такая возможность позволяет разработчикам не переходить в другую среду разработки, а наоборот, встраивать новые инструменты в существующую среду. Кроме того, можно улучшить или полностью заменить существующие по умолчанию в Delphi компоненты.

Здесь следует отметить, что обычных ограничений, присущих средам визуальной разработки, в Delphi нет. Сам Delphi написан при помощи Delphi, что говорит об отсутствии таких ограничений.

Классы объектов построены в виде иерархии, состоящей из абстрактных, промежуточных, и готовых компонент. Разработчик может пользоваться готовыми компонентами, создавать собственные на основе абстрактных или промежуточных, а также создавать собственные объекты. Рассмотрим некоторые из них.

TMainMenu позволяет поместить главное меню в программу. При помещении TMainMenu на форму это выглядит, как просто иконка. Иконки данного типа называют невизуальным компонентом, поскольку они невидимы во время выполнения программы.

TPopupMenu позволяет создавать всплывающие меню. Этот тип меню появляется по щелчку правой кнопки мыши на объекте, к которому привязано данное меню. У всех видимых объектов имеется свойство PopupMenu, где и указывается нужное меню. Создается PopupMenu аналогично главному меню.

TLabel служит для отображения текста на экране. Можно изменить шрифт и цвет метки, если дважды щелкнуть на свойство Font в Инспекторе Объектов. Это легко сделать и во время выполнения программы, написав всего одну строчку кода.

TEdit - стандартный управляющий элемент Windows для ввода. Он может быть использован для отображения короткого фрагмента текста и позволяет пользователю вводить текст во время выполнения программы.

TMemo - иная форма TEdit. Подразумевает работу с большими текстами. TMemo может переносить слова, сохранять в ClipBoard фрагменты текста и восстанавливать их, и другие основные функции редактора. TMemo имеет ограничения на объем текста в 32Кб, это составляет 10-20 страниц (есть подобные компоненты, где этот предел снят).

TButton позволяет выполнить какие-либо действия при нажатии кнопки во время выполнения программы. В Delphi все делается очень просто. Поместив TButton на форму, по двойному щелчку можно создать заготовку обработчика события нажатия кнопки.

TCheckBox отображает строку текста с маленьким окошком рядом. В окошке можно поставить отметку, которая означает, что что-то выбрано.

TRadioButton позволяет выбрать только одну опцию из нескольких.

TListBox нужен для показа прокручиваемого списка. Классический пример ListBox’а в среде Windows - выбор файла из списка в пункте меню File | Open многих приложений. Названия файлов или директорий и находятся в ListBox’е.

TComboBox во многом напоминает ListBox, за исключением того, что позволяет водить информацию в маленьком поле ввода сверху ListBox. Есть несколько типов ComboBox, но наиболее популярен спадающий вниз (drop-down combo box), который можно видеть внизу окна диалога выбора файла.

TScrollbar - полоса прокрутки, появляется автоматически в объектах редактирования, ListBox’ах при необходимости прокрутки текста для просмотра.

TGroupBox используется для визуальных целей и для указания Windows, каков порядок перемещения по компонентам на форме (при нажатии клавиши TAB).

TRadioGroup используется аналогично TGroupBox, для группировки объектов TRadioButton.

TPanel - управляющий элемент, похожий на TGroupBox, используется в декоративных целях. Чтобы использовать TPanel, можно просто поместить его на форму и затем положите другие компоненты на него. Теперь при перемещении TPanel будут передвигаться и эти компоненты. TPanel используется также для создания линейки инструментов и окна статуса.

TBitBtn - кнопка вроде TButton, однако на ней можно разместить картинку (glyph). TBitBtn имеет несколько предопределенных типов (bkClose, bkOK и др), при выборе которых кнопка принимает соответствующий вид. Кроме того, нажатие кнопки на модальном окне приводит к закрытию окна с соответствующим модальным результатом.

TSpeedButton - кнопка для создания панели быстрого доступа к командам (SpeedBar). Пример - SpeedBar слева от Палитры Компонент в среде Delphi. Обычно на данную кнопку помещается только картинка (glyph).

TTabSet - горизонтальные закладки. Обычно используется вместе с TNoteBook для создания многостраничных окон. Название страниц можно задать в свойстве Tabs.

TNoteBook - используется для создания многостраничного диалога, на каждой странице располагается свой набор объектов. Используется совместно с TTabSet.

TTabbedNotebook - многостраничный диалог со встроенными закладками, в данном случае - закладки сверху.

TMaskEdit - аналог TEdit, но с возможностью форматированного ввода. Формат определяется в свойстве EditMask. В редакторе свойств для EditMask есть заготовки некоторых форматов: даты, валюты и т.п.

TOutline - используется для представления иерархических отношений связанных данных. Например - дерево директорий.

TStringGrid - служит для представления текстовых данных в виде таблицы. Доступ к каждому элементу таблицы происходит через свойство Cell.

TDrawGrid - служит для представления данных любого типа в виде таблицы. Доступ к каждому элементу таблицы происходит через свойство CellRect.

TImage - отображает графическое изображение на форме. Воспринимает форматы BMP, ICO, WMF. Если картинку подключить во время дизайна программы, то она прикомпилируется к EXE файлу.

TShape - служит для отображения простейших графических объектов на форме: окружность, квадрат и т.п.

TBevel - элемент для рельефного оформления интерфейса.

THeader - элемент оформления для создания заголовков с изменяемыми размерами для таблиц.

TScrollBox - позволяет создать на форме прокручиваемую область с размерами большими, нежели экран. На этой области можно разместить свои объекты.

TTimer - таймер, событие OnTimer периодически вызывается через промежуток времени, указанный в свойстве Interval. Период времени может составлять от 1 до 65535 мс.

TPaintBox - место для рисования. В обработчики событий, связанных с мышкой передаются относительные координаты мышки в TPaintBox, а не абсолютные в форме.

TFileListBox - специализированный ListBox, в котором отображаются файлы из указанной директории (св-во Directory). На названия файлов можно наложить маску, для этого служит св-во Mask. Кроме того, в св-ве FileEdit можно указать объект TEdit для редактирования маски.

TDirectoryListBox - специализированный ListBox, в котором отображается структура директорий текущего диска. В св-ве FileList можно указать TFileListBox, который будет автоматически отслеживать переход в другую директорию.

TDriveComboBox - специализированный ComboBox для выбора текущего диска. Имеет свойство DirList, в котором можно указать TDirectoryListBox, который будет отслеживать переход на другой диск.

TFilterComboBox - специализированный ComboBox для выбора маски имени файлов. Список масок определяется в свойстве Filter. В свойстве FileList указывается TFileListBox, на который устанавливается маска.

С помощью последних четырех компонент (TFileListBox, TDirectoryListBox, TDriveComboBox, TFilterComboBox) можно построить свой собственный диалог выбора файла, причем для этого не потребуется написать ни одной строчки кода.

TMediaPlayer - служит для управления мультимедийными устройствами (типа CD-ROM, MIDI и т.п.). Выполнен в виде панели управления с кнопками Play, Stop, Record и др. Для воспроизведения может понадобиться как соответствующее оборудование, так и программное обеспечение. Подключение устройств и установка ПО производится в среде Windows. Например, для воспроизведения видео, записанного в формате AVI, потребуется установить ПО MicroSoft Video (в Windows 3.0, 3.1, WFW 3.11).

TOLEContainer - контейнер, содержащий OLE объекты. Поддерживается OLE 2.02

TDDEClientConv,TDDEClientItem, TDDEServerConv, TDDEServerItem - 4 объекта для организации DDE. С помощью этих объектов можно построить приложение как DDE-сервер, так и DDE-клиент.

TChartFX - деловая графика. Компонент позволяет строить всевозможные графики и гистограммы.

3.6. Формы, модули и метод разработки "Two-Way Tools".

Формы - это объекты, в которые помещаются другие объекты для создания пользовательского интерфейса любого приложения. Модули состоят из кода, который реализует функционирование приложения, обработчики событий для форм и их компонент.

Информация о формах хранится в двух типах файлов - .dfm и .pas, причем первый тип файла - двоичный - хранит образ формы и ее свойства, второй тип описывает функционирование обработчиков событий и поведение компонент. Оба файла автоматически синхронизируются Delphi, так что если добавить новую форму проект, связанный с ним файл .pas автоматически будет создан, и его имя будет добавлено в проект.

Такая синхронизация и делает Delphi two-way-инструментом, обеспечивая полное соответствие между кодом и визуальным представлением. Как только добавляется новый объект или код, Delphi устанавливает “кодовую синхронизацию” между визуальными элементами и соответствующими им кодовыми представлениями.

Two-way tools - однозначное соответствие между визуальным проектированием и классическим написанием текста программы Это означает, что разработчик всегда может видеть код, соответствующий тому, что он построил при помощи визуальных инструментов и наоборот.

Визуальный построитель интерфейсов (Visual User-interface builder) дает возможность быстро создавать клиент-серверные приложения визуально, просто выбирая компоненты из соответствующей палитры. В процессе построения приложения разработчик выбирает из палитры компонент, готовые компоненты как художник, делающий крупные мазки кистью. Еще до компиляции он видит результаты своей работы - после подключения к источнику данных их можно видеть отображенными на форме, можно перемещаться по данным, представлять их в том или ином виде.[4, 22].

3.7. Масштабируемые средства для построения баз данных.

Мощность и гибкость Delphi при работе с базами данных основана на низкоуровневом ядре - процессоре баз данных Borland Database Engine (BDE). Его интерфейс с прикладными программами называется Integrated Database Application Programming Interface (IDAPI). В принципе, сейчас не различают эти два названия (BDE и IDAPI) и считают их синонимами. BDE позволяет осуществлять доступ к данным как с использованием традиционного record-ориентированного (навигационного) подхода, так и с использованием set-ориентированного подхода, используемого в SQL-серверах баз данных. Кроме BDE, Delphi позволяет осуществлять доступ к базам данных, используя технологию (и, соответственно, драйверы) Open DataBase Connectivity (ODBC) фирмы Microsoft. Но, как показывает практика, производительность систем с использованием BDE гораздо выше, чем оных при использовании ODBC. ODBC драйвера работают через специальный "ODBC socket", который позволяет встраивать их в BDE.

Все инструментальные средства баз данных Borland - Paradox, dBase, Database Desktop - используют BDE. Все особенности, имеющиеся в Paradox или dBase, “наследуются” BDE, и поэтому этими же особенностями обладает и Delphi.

Библиотека объектов содержит набор визуальных компонент, значительно упрощающих разработку приложений для СУБД с архитектурой клиент-сервер. Объекты инкапсулируют в себя нижний уровень - Borland Database Engine.

Предусмотрены специальные наборы компонент, отвечающих за доступ к данным, и компонент, отображающих данные. Компоненты доступа к данным позволяют осуществлять соединения с БД, производить выборку, копирование данных, и т.п.

Компоненты визуализации данных позволяют отображать данные виде таблиц, полей, списков. Отображаемые данные могут быть текстового, графического или произвольного формата.

Таблицы сохраняются в базе данных. Некоторые СУБД сохраняют базу данных в виде нескольких отдельных файлов, представляющих собой таблицы (в основном, все локальные СУБД), в то время как другие состоят из одного файла, который содержит в себе все таблицы и индексы (InterBase). Например, таблицы dBase и Paradox всегда сохраняются в отдельных файлах на диске. Директорий, содержащий dBase .DBF файлы или Paradox .DB файлы, рассматривается как база данных. Другими словами, любой директорий, содержащий файлы в формате Paradox или dBase, рассматривается Delphi как единая база данных. Для переключения на другую базу данных нужно просто переключиться на другой директорий. InterBase сохраняет все таблицы в одном файле, имеющем расширение .GDB, поэтому этот файл и есть база данных InterBase.

Объекты БД в Delphi основаны на SQL и включают в себя полную мощь Borland Database Engine. В состав Delphi также включен Borland SQL Link, поэтому доступ к СУБД Oracle, Sybase, Informix и InterBase происходит с высокой эффективностью. Кроме того, Delphi включает в себя локальный сервер Interbase для того, чтобы можно было разработать расширяемые на любые внешние SQL-сервера приложения в онлайновом режиме. Разработчик в среде Delphi, проектирующий информационную систему для локальной машины (к примеру, небольшую систему учета медицинских карточек для одного компьютера), может использовать для хранения информации файлы формата .dbf (как в dBase или Clipper) или .db (Paradox). Если же он будет использовать локальный InterBase for Windows 4.0 (это локальный SQL-сервер, входящий в поставку), то его приложение безо всяких изменений будет работать и в составе большой системы с архитектурой клиент-сервер.

Масштабируемость на практике - одно и то же приложение можно использовать как для локального, так и для более серьезного клиент-серверного вариантов.[4, 22].

В состав пакета Delphi также входит множество утилит для работы и управления базами данных. Вот некоторые из них.

Database Desktop - это утилита, во многом похожая на Paradox, которая поставляется вместе с Delphi для интерактивной работы с таблицами различных форматов локальных баз данных - Paradox и dBase, а также SQL-серверных баз данных InterBase, Oracle, Informix, Sybase (с использованием SQL Links). Она позволяет создавать как структуру реляционных таблиц, так и всевозможные ограничения целостности таблиц, индексы, первичные ключи и внешние ключи.

WISQL (Windows Interactive SQL) - интерактивное средство посылки SQL-запросов к InterBase (в том числе и локальному InterBase), входящее в поставку Delphi, позволяет создавать таблицы - через посылку SQL-запросов. Database Desktop не обладает всеми возможностями по управлению SQL-серверными базами данных. Поэтому с помощью Database Desktop удобно создавать или локальные базы данных, или только простейшие SQL-серверные базы данных, состоящие из небольшого числа таблиц, не очень сильно связанных друг с другом. Если же необходимо создать базу данных, состоящую из большого числа таблиц, имеющих сложные взаимосвязи, можно воспользоваться языком SQL. Можно записать всю последовательность SQL-предложений в один так называемый скрипт и послать его на выполнение. Конкретные реализации языка SQL незначительно отличаются в различных SQL-серверах, однако базовые предложения остаются одинаковыми для всех реализаций. Практика показывает, что если нет необходимости создавать таблицы во время выполнения программы, то лучше воспользоваться WISQL.

InterBase - это система управления реляционными базами данных, поставляемая корпорацией BORLAND для построения приложений с архитектурой клиент-сервер произвольного масштаба: от сетевой среды небольшой рабочей группы с сервером под управлением Novell NetWare или Windows NT на базе IBM PC до информационных систем крупного предприятия на базе серверов IBM, Hewlett-Packard, SUN и т.п.

В пакет Delphi входит однопользовательская версия InterBase для Windows - Local InterBase. Используя Local InterBase можно создавать и отлаживать приложения, работающие с данными по схеме клиент-сервер, без подключения к настоящему серверу. В дальнейшем потребуется только перенастроить используемый псевдоним базы данных и программа будет работать с реальной базой без перекомпиляции. Кроме того, Local InterBase можно использовать в приложениях для работы с данными вместо таблиц Paradox.

Важной составной частью приложения является вывод данных на печать - получение отчета. В пакет Delphi входит средство для генерации и печати отчетов - ReportSmith. Вы можете объединить отчет с приложениями Delphi. Также, библиотека визуальных компонент Delphi включает специальный компонент TReport. В данном уроке показано, как использовать компоненту TRepor и рассмотрены основные принципы проектирования отчетов в ReportSmith.

Borland ReportSmith является инструментом для получения отчетов и интегрирован в среду Delphi. Отчет может быть добавлен к приложениям Delphi. Отчеты могут быть созданы для SQL БД или локальных БД и не требуют знания сложных команд БД. Интерфейс ReportSmith использует стандартные инструменты Windows типа tool bar, formatting ribbon, и "drag and drop". Если пользователь уже знаком с интерфейсом стандартных Windows-программ, типа Word for Windows или Quattro Pro for Windows, ему будет "знаком" и интерфейс ReportSmith. ReportSmith предлагает 4 типа отчетов: Табличный, Кросс-таблица(CrossTab), Форма(Form) и Наклейка(Label).

ReportSmith использует концепцию "живых данных", т.е. работа происходит с настоящими данными все время, а не только тогда, когда запускается просмотр (preview). Кроме этого, ReportSmith легко работает с чрезвычайно большими БД при помощи адаптивной технологии управления памятью. В ReportSmith можно управлять тем, где сохраняется результат выборки данных из БД: в локальный памяти клиентской PC, на жестком диске клиентской PC, или на сервере.

3.8. Настраиваемая среда разработчика.

После запуска Delphi в верхнем окне горизонтально располагаются иконки палитры компонент. Если курсор задерживается на одной из иконок, под ней в желтом прямоугольнике появляется подсказка

Из этой палитры компонент можно выбирать компоненты, из которых можно строить приложения. Компоненты включают в себя как визуальные, так и логические компоненты. Такие вещи, как кнопки, поля редактирования - это визуальные компоненты; а таблицы, отчеты - это логические.

Поскольку в Delphi программа строится визуальным образом, все эти компоненты имеют свое графическое представление в поле форм для того, чтобы можно было бы ими соответствующим образом оперировать. Но для работающей программы видимыми остаются только визуальные компоненты. Компоненты сгруппированы на страницах палитры по своим функциям. К примеру, компоненты, представляющие Windows "common dialogs" все размещены на странице палитры с названием "Dialogs"

Delphi позволяет разработчикам настроить среду для максимального удобства. Можно легко изменить палитру компонент, инструментальную линейку, а также настраивать выделение синтаксиса цветом.

В Delphi можно определить свою группу компонент и разместить ее на странице палитры, а если возникнет необходимость, перегруппировать компоненты или удалить неиспользуемые.

Интеллектуальный редактор. Редактирование программ можно осуществлять, используя запись и исполнение макросов, работу с текстовыми блоками, настраиваемые комбинации клавиш и цветовое выделение строк.

Графический отладчик. Delphi обладает мощнейшим, встроенным в редактор графическим отладчиком, позволяющим находить и устранять ошибки в коде. Можно установить точки останова, проверить и изменить переменные, при помощи пошагового выполнения в точности понять поведение программы. Если же требуются возможности более тонкой отладки, можно использовать отдельно доступный Turbo Debugger, проверив ассемблерные инструкции и регистры процессора.

Инспектор объектов. Этот инструмент представляет из себя отдельное окно, где вы можете в период проектирования программы устанавливать значения свойств и событий объектов (Properties & Events).

Менеджер проектов. Дает возможность разработчику просмотреть все модули в соответствующем проекте и снабжает удобным механизмом для управления проектами. Менеджер проектов показывает имена файлов, время/дату выбранных форм и пр. Можно немедленно попасть в текст или форму, просто щелкнув мышкой на соответствующее имя.

Навигатор объектов. Показывает библиотеку доступных объектов и осуществляет навигацию по приложению. Можно посмотреть иерархию объектов, перекомпилированные модули в библиотеке, список глобальных имен вашего кода.

Дизайнер меню. Можно создавать меню, сохранить созданные в виде шаблонов и затем использовать в их в любом приложении.

Эксперты. Это набор инструментальных программ, облегчающих проектирование и настройку Ваших приложений. Есть возможность подключать самостоятельно разработанные эксперты. Потенциально это та возможность, при помощи которой третьи фирмы могут расширять Delphi CASE-инструментами, разработанными специально для Delphi. Включает в себя:

1. Эксперт форм, работающих с базами данных.

2. Эксперт стилей и шаблонов приложений.

3. Эксперт шаблонов форм.

В состав RAD Pack входит эксперт для преобразования ресурсов, изготовленных в Borland Pascal 7.0, в формы Delphi. Уже появились эксперты, облегчающие построение DLL и даже написание собственных экспертов:

Интерактивная обучающая система. Позволяет более полно освоить Delphi. Она являются не просто системой подсказок, а показывает возможности Delphi на самой среде разработчика.

3.9. Незначительные требования к аппаратным и программным средствам.

Delphi это высокопроизводительный инструмент создания приложений. Версия Delphi 2.0, которая появилась в начале 1996 года, включает полный 32-разрядный компилятор для использования в Windows 95 или в Windows NT.

Для запуска Delphi требуется 386 компьютер с 4MB памяти. Более подходящей машиной будет 486DX 66MHz с 8MB ОЗУ.