Компьютерная база данных где информация хранится в виде карт различного содержания

Обновлено: 05.07.2024

Базы данных и Информационные системы

База данных — организованная совокупность данных, предназначенная для длительного хранения во внешней памяти компьютера и постоянного применения. Для хранения БД может использоваться как один компьютер, так и множество взаимосвязанных компьютеров. Если различные части одной базы данных хранятся на одном компьютере, то такая БД называется централизованной базой данных. Если различные части одной базы данных хранятся на множестве компьютеров, объединенных между собой сетью, то такая БД называется распределенной базой данных.

Базы данных бывают: - фактографическими - документальными. В фактографических БД содержатся краткие сведения об описываемых объектах, представленные в строго определенном формате. документальная БД содержит обширную информацию самого разного типа: текстовую, графическую, звуковую, мультимедийную.

Обслуживание пользователя осуществляет информационная система. Примерами информационных систем являются системы продажи билетов на пассажирские поезда и самолеты. WWW — это тоже пример глобальной информационной системы. Информационная система — это совокупность базы данных и всего комплекса аппаратно-программных средств для ее хранения, изменения и поиска информации, для взаимодействия с пользователем.

Реляционные базы данных Информация в базах данных может быть организована по-разному. Чаще всего используется табличный способ. Реляционные базы данных имеют табличную форму организации.

В реляционных БД строка таблицы называется записью, а столбец — полем. В общем виде это выглядит так: Одна запись содержит информацию об одном объекте той реальной системы, модель которой представлена в таблице. Поля — это различные характеристики (иногда говорят: атрибуты) объекта. Значения полей в одной строке относятся к одному объекту. В реляционной базе данных не должно быть совпадающих записей. поле1 поле2 поле3 поле4 поле5 запись1 … … … … … запись2 … … … … … …

Первичный ключ БД Первичным ключом в базе данных называют поле (или совокупность полей), значение которого не повторяется у разных записей. В БД «Домашняя библиотека» разные книги могут иметь одного автора, могут совпадать названия книг, год издания, полка. Но инвентарный номер у каждой книги свой (поле НОМЕР). Он-то и является первичным ключом для записей в этой базе данных. Первичным ключом в БД «Погода» является поле ДЕНЬ, так как его значение не повторяется в разных записях.

 ПЕРВИЧНЫЙ КЛЮЧ в базе данных – это поле (или совокупность полей), значение которого не повторяется у разных записей Простой ключ Составной ключ В базе данных «Домашняя библиотека» у разных книг могут совпадать значения полей, но инвентарный номер у каждой книги свой В этой таблице у разных записей не могут совпадать одновременно значения двух полей: «Город» и «№ школы». Они образуют составной ключ таблицы. Первичный ключ в реляционной базе данных Номер Автор Название Год Полка 001 Беляев А. Р. Звезда КЭЦ 1990 3 002 Олеша Ю. К. Избранное 1987 5 003 Беляев А. Р. Избранное 1994 1 Город № школы Директор Телефон Крюков 1 Иванов А. П. 12 - 35 Шадринск 1 Строев С. С. 4 - 33 - 11 Шадринск 2 Иванов А. П. 4 - 23 - 15

Типы полей В реляционных базах данных используются четыре основных типа поля: числовой; символьный; дата; логический. Тип поля определяет множество значений, которые может принимать данное поле в различных записях.

 ТИПЫ ПОЛЕЙ В РЕЛЯЦИОННЫХ БАЗАХ ДАННЫХ Тип поля определяет множество значений, которые может принимать данное поле в различных записях числовой символьный дата / время логический Значение поля может быть только числом В этих полях хранятся символьные последовательности (слова, тексты и пр.) Эти поля предназначены для хранения календарных дат и данных о времени суток Дата: «день / месяц / год» Время: «часы : минуты» дата время числовой символьный логический Типы полей в реляционной базе данных да нет true false « 1 » « 0 » База данных «Учет затрат времени» Дата Учет времени Затраты времени № дела Начало Конец 12 / 04 / 07 12 : 45 13 : 25 40 112 12 / 04 / 07 16 : 15 18 : 45 150 38 13 / 04 / 07 10 : 30 14 : 25 235 221 База данных «Факультативы» Фамилия, имя ИЗО Химия Танцы Иванов Петя 1 0 1 Петров Ваня 0 1 1 Сидоров Витя 1 0 0

Система управления базами данных (СУБД) Системы, работающие с реляционными базами данных, называются реляционными СУБД. С помощью реляционной СУБД можно работать как с однотабличной базой данных, так и с базой, состоящей из множества связанных между собой таблиц. Программное обеспечение, предназначенное для работы с базами данных, называется системой управления базами данных (СУБД).

Самое главное: База данных — организованная совокупность данных, предназначенная для длительного хранения во внешней памяти компьютера и постоянного применения. Базы данных бывают сетевые, иерархические и реляционные. Фактографическая БД содержит краткие сведения об описываемых объектах, представленные в строго определенном формате. Документальная БД содержит обширную информацию самого разного типа: текстовую, графическую, звуковую, мультимедийную. Централизованной называется база данных, части которой хранятся на одном компьютере. Распределенной называется база данных, разные части которой хранятся на различных компьютерах сети. Информационная система — это совокупность базы данных и всего комплекса аппаратно-программных средств для ее хранения, изменения и поиска информации, для взаимодействия с пользователем. Реляционные базы данных имеют табличную организацию. Строка таблицы называется записью, столбец — полем. Первичный ключ – это поле, значение которого не повторяется в различных записях. Ключом может быть одно поле (простой ключ) или несколько полей (составной ключ). Тип поля определяет множество значений, которые может принимать данное поле в различных записях. В БД используются четыре основных типа полей: числовой, символьный, логический, «дата». Программное обеспечение, предназначенное для работы с базами данных, называется системой управления базами данных (СУБД).

Типы баз данных, называемых также моделями БД или семействами БД, представляют собой шаблоны и структуры, используемые для организации данных в системе управления базами данных (СУБД). Выбор типа повлияет на то, какие операции сможет выполнять приложение, как будут представлены данные, на функции СУБД для разработки и рантайма.

Начнём с трёх типов БД, которые всё ещё могут встречаться в специализированных средах, но в основном заменены надежными и производительными альтернативами.

1. Простые структуры данных

Первый и простейший способ хранения данных – текстовые файлы. Метод применяется и сегодня для работы с небольшими объёмами информации. Для разделения полей используется специальный символ: запятая или точка с запятой в csv-файлах датасетов, двоеточие или пробел в *nix-подобных системах:

/etc/passwd в *nix системе

ограничен тип и уровень сложности хранимой информации;
трудно установить связи между компонентами данных;
отсутствие функций параллелизма;
практичны только для систем с небольшими требованиями к чтению и записи;
используются для хранения конфигурационных данных;
нет необходимости в стороннем программном обеспечении.

/etc/passwd и /etc/fstab в *nix-системах
csv-файлы

2. Иерархические базы данных

В отличие от текстовых таблиц, в следующем типе БД появляются связи между объектами. В иерархических базах данных каждая запись имеет одного «родителя». Это создаёт древовидную структуру, в которой записи классифицируются по их отношениям с цепочкой родительских записей.

Пример построения иерархических связей

информация организована в виде древовидной структуры с отношениями «предок-потомок»;
каждая запись может иметь не более одного родителя;
связи между записями выполнены в виде физических указателей;
невозможно реализовать отношения «многих-ко-многим».

3. Сетевые базы данных

Сетевые базы данных расширяют функциональность иерархических: записи могут иметь более одного родителя. А значит, можно моделировать сложные отношения.

Пример связей в сетевой базе данных

сетевые базы данных представляются не деревом, а общим графом
ограничены теми же шаблонами доступа, что иерархические БД

4. SQL базы данных

Реляционные базы данных – старейший тип до сих пор широко используемых БД общего назначения. Данные и связи между данными организованы с помощью таблиц. Каждый столбец в таблице имеет имя и тип. Каждая строка представляет отдельную запись или элемент данных в таблице, который содержит значения для каждого из столбцов.

поле в таблице, называемое внешним ключом, может содержать ссылки на столбцы в других таблицах, что позволяет их соединять;
высокоорганизованная структура и гибкость делает реляционные БД мощными и адаптируемыми ко различным типам данных;
для доступа к данным используется язык структурированных запросов (SQL);
надёжный выбор для многих приложений.

NoSQL – группа типов БД, предлагающих подходы, отличные от стандартного реляционного шаблона. Говоря NoSQL, подразумевают либо «не-SQL», либо «не только SQL», чтобы уточнить, что иногда допускается SQL-подобный запрос.

5. Базы данных «ключ-значение»

В базах данных «ключ-значение» для хранения информации вы предоставляте ключ и объект данных, который нужно сохранить. Например, JSON-объект, изображение или текст. Чтобы запросить данные, отправляете ключ и получаете blob-объект.

хранилища обеспечивают быстрый и малозатратный доступ;
часто хранят данные конфигураций и информацию о состоянии данных, представленных словарями или хэшем;
нет жёсткой схемы отношения между данными, поэтому в таких БД часто хранят одновременно различные типы данных;
разработчик отвечает за определение схемы именования ключей и за то, чтобы значение имело соответствующий тип/формат.

6. Документная база данных

Документные базы данных (также документоориентированные БД или хранилища документов), совместно используют базовую семантику доступа и поиска хранилищ ключей и значений. Такие БД также используют ключ для уникальной идентификации данных. Разница между хранилищами «ключ-значение» и документными БД заключается в том, что вместо хранения blob-объектов, документоориентированные базы хранят данные в структурированных форматах – JSON, BSON или XML.

база данных не предписывает опредёленный формат или схему;
каждый документ может иметь свою внутреннюю структуру;
документные БД являются хорошим выбором для быстрой разработки;
в любой момент можно менять свойства данных, не изменяя структуру или сами данные.

7. Графовая база данных

Вместо сопоставления связей с таблицами и внешними ключами, графовые базы данных устанавливают связи, используя узлы, рёбра и свойства.

Графовые базы представляют данные в виде отдельных узлов, которые могут иметь любое количество связанных с ними свойств.

выглядят аналогично сетевым;
фокусируются на связях между элементами;
явно отображает связи между типами данных;
не требуют пошагового обхода для перемещения между элементами;
нет ограничений в типах представляемых связей.

8. Колоночные базы данных

Колоночные базы данных (также нереляционные колоночные хранилища или базы данных с широкими столбцами) принадлежат к семейству NoSQL БД, но внешне похож на реляционные БД. Как и реляционные, колоночные БД хранят данные, используя строки и столбцы, но с иной связью между элементами.

В реляционных БД все строки должны соответствовать фиксированной схеме. Схема определяет, какие столбцы будут в таблице, типы данных и другие критерии. В колоночных базах вместо таблиц имеются структуры – «колоночные семейства». Семейства содержат строки, каждая из которых определяет собственный формат. Строка состоит из уникального идентификатора, используемого для поиска, за которым следуют наборы имён и значений столбцов.

БД удобны при работе с приложениями, требующими высокой производительности;
данные и метаданные записи доступны по одному идентификатору;
гарантировано размещение всех данных из строки в одном кластере, что упрощает сегментацию и масштабирование данных.

9. Базы данных временных рядов

Базы данных временны́х рядов созданы для сбора и управления элементами, меняющимися с течением времени. Большинство таких БД организованы в структуры, которые записывают значения для одного элемента. Например, можно создать таблицу для отслеживания температуры процессора. Внутри каждое значение будет состоять из временной метки и показателя температуры. В таблице может быть несколько метрик.

ориентированы на запись;
предназначены для обработки постоянного потока входных данных;
производительность зависит от количества отслеживаемых элементов, интервала опроса между записью новых значений и фактической полезной нагрузки данных.

NewSQL и многомодельные БД являются разными типами баз данных, но решают одну группу проблем, вызванных полярными подходами SQL или NoSQL-стратегии. Почему бы не объединить преимущества обеих групп?

10. NewSQL базы данных

NewSQL базы данных наследуют реляционную структуру и семантику, но построены с использованием более современных, масштабируемых конструкций. Цель – обеспечить большую масштабируемость, нежели реляционные БД, и более высокие гарантии согласованности, чем в NoSQL. Компромисс между согласованностью и доступностью является фундаментальной проблемой распределённых баз данных, описываемой теоремой CAP.

возможность горизонтального масштабирования;
высокая доступность;
большая производительность и репликация;
небольшой функционал и гибкость;
немалое потребление ресурсов и необходимость специализированных знаний для работы с базой данных.

11. Многомодельные базы данных

Многомодельные базы данных – базы, объединяющие функциональные возможности нескольких видов БД. Преимущества такого подхода очевидны – одна и та же система может использовать различные представления для разных типов данных.

Совместное размещение данных из нескольких типов БД в одной системе позволяет выполнять новые операции, которые в противном случае были бы затруднены или невозможны. Например, многомодельные базы могут позволить юзерам получить доступ к данным, хранящимся в разных типах БД, и управлять ими в рамках одного запроса, а также поддерживают согласованность данных при выполнении операций, изменяющих информацию сразу в нескольких системах.

помогают уменьшить нагрузку на СУБД;
позволяют расширяться до новых моделей по мере изменения потребностей без внесения изменений в базовую инфраструктуру;
обеспечивают непрерывный доступ и простое распределение данных;
имеют линейную масштабируемость и просты для разработки.

Больше полезной информации вы найдете на наших телеграм-каналах «Библиотека программиста» и «Книги для программистов».

Заключение

Изменение типов хранимых данных, требования к скорости и производительности привели и к продолжающемуся расширению типов баз данных. При этом каждый из них продолжает быть нужным в своей нише, где взаимосвязи между данными ассоциируются с определенной схемой строения базы данных.

Одной из важнейших областей применения компьютеров является переработка и хранение больших объемов информации в различных сферах деятельности человека: в экономике, банковском деле, торговле, транспорте, медицине, науке и т.д.

Существующие современные информационные системы характеризуются огромными объемами хранимых и обрабатываемых данных, сложной организацией, необходимостью удовлетворять разнообразные требования многочисленных пользователей.

Информационная система — это система, которая реализует автоматизированный сбор, обработку и манипулирование данными и включает технические средства обработки данных, программное обеспечение и обслуживающий персонал.

Цель любой информационной системы — обработка данных об объектах реального мира. Основой информационной системы является база данных. В широком смысле слова база данных — это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области. Под предметной областью принято понимать часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления его объектами и, в конечном счете, автоматизации, например, предприятие, вуз и т. д.

Создавая базу данных, пользователь стремится упорядочить информацию по различным признакам и быстро производить выборку с произвольным сочетанием признаков. При этом очень важно выбрать правильную модель данных. Модель данных — это формализованное представление основных категорий восприятия реального мира, представленных его объектами, связями, свойствами, а также их взаимодействиями.

База данных — это информационная модель, позволяющая упорядоченно хранить данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств.

Информация в базах данных хранится в упорядоченном виде. Так, в записной книжке все записи упорядочены по алфавиту, а в библиотечном каталоге либо по алфавиту (алфавитный каталог), либо в соответствии с областью знания (предметный каталог).

Система программ, позволяющая создавать БД, обновлять хранимую в ней информацию, обеспечивающая удобный доступ к ней с целью просмотра и поиска, называется системой управления базами данных (СУБД).

База данных — совокупность данных, хранимых в соответствии со схемой данных, манипулирование которыми выполняют в соответствии с правилами средств моделирования данных

Где компьютер хранит всю информацию

Рассказываем детям и взрослым, и даже пожилым людям о том, где компьютер хранит всю информацию

Статья написана очень простым языком. Опытные пользователя компьютера могут пропустить текст.

Об информации и дисках компьютера

Вы слышали, что внутри компьютера много информации. Что компьютер может "лазить в интернет", хранить "фотки", запускать игры, печатать тексты и еще в нем есть "какие-то программы".

В целом это правильно. Но требуется еще кое-что узнать, чтобы легче понять суть.

Когда мы включаем компьютер, то можем увидеть на экране какие-то надписи, смену картинок, мелькания прямоугольных рамок и так далее. Откуда это все берется? Все содержимое компьютера (тексты, фотографии, музыка, фильмы, программы, игры) называется "информацией". Она хранится внутри компьютера.

Но где именно все это находится?Посмотрите на свой компьютер. Подумайте.. выцарапано гвоздиком на задней крышке? Нет. На маленьких листочках бумаги, скрученных в рулон и засунутых в дырочку снизу? Вряд ли.

Информация в компьютере хранится на специальном таком устройстве, в такой маленькой железной коробочке, с названием "диск"

Диск - это такое специальное устройство, "приборчик", "коробочка" - предназначенное для хранения всей информации, которая уже имеется на компьютере. Итак, мы имеем компьютер, а внутри компьютера диск, на котором хранится информация.

Для многих, кто еще новичок в компьютерных делах, понятие - информация - довольно расплывчатое. Давайте сделаем его более конкретным, чтобы нам стало легче обсуждать всё остальное. Представьте, что у вас есть бумажный блокнот, в который вы записывали дни рождения ваших друзей, родственников и всех, кто вам дорог. Раз в неделю вы просматриваете этот блокнот, и говорите себе: "Так.. надо не забыть поздравить друга Васю с днем рождения, через два дня". А в другой раз: "О! Чуть не забыл. Завтра день рождения у моего ручного попугая. Надо ему купить что-нибудь вкусненького."

Я хочу сказать, что содержимое вашего блокнота - это и есть информация. Вы ее просмотрели (поискали в ней) - и сделали нужные выводы. И никого не забыли поздравить вовремя. А теперь представьте - строчки из вашего блокнота оказались на экране компьютера. Пусть вы пока не знаете, как они там оказались, но представить это вы можете. И вы теперь вместо блокнота читаете надписи на экране. И теперь на экране, вместо блокнота, записаны даты рождения друга Васи, попугая Кеши или министра финансов Гондураса. Что это означает?

Что даже в Гондурасе есть финансы. Это шутка. На самом деле это означает, что информация, к которой вы привыкли и которая раньше была в вашем блокноте - теперь хранится в вашем компьютере. А где именно в компьютере она хранится? Правильно! На диске.

Вы слышали, что на компьютере можно смотреть фильмы. А что такое фильм? Правильно - это тоже информация. На компьютере можно слушать музыку - это тоже разновидность информации. Только эта информация предназначена для ваших ушей. На компьютере можно смотреть фотографии - это информация для ваших глаз.

Давайте сделаем вывод: Все, что вы можете увидеть на экране компьютера, или услышать от компьютера - это и есть ИНФОРМАЦИЯ.

Более подробно о хранении информации

Я говорил вам, что информация в компьютере хранится на диске. На самом деле под словом "диск" подразумеваются различные технические устройства, различные технические "штуки", которые могут находится постоянно внутри компьютера, а могут время от времени подключаться к нему, а затем - отключаться. Все эти устройства объединяет одно - они хранят внутри себя информацию. И позволяют компьютеру, к которому они подключены , эту информацию извлекать на свет.

Например, если у вас ноутбук или настольный компьютера, то внутри, как правило, имеется жесткий диск. Это действительно некая, очень полезная металлическая коробочка, которая спрятана внутри корпуса компьютера. Ее можно увидеть, только если открыть внутренности компьютера. Она установлена внутри постоянно, компьютер нуждается в ней, на ней он хранит важную информацию, которая требуется чтобы компьютер мог вообще включиться и начать работать. Но в дополнение к важной компьютерной информации, жесткий диск позволяет хранить ваши любимые фотографии, фильмы, музыку, электронные книжки и так далее. Насколько хватит свободного места.

Давайте еще немного углубимся в технические детали. Совсем чуть-чуть. Я говорил, что жесткий диск - это металлическая коробочка. Но что же внутри этой коробочки? И почему же коробочка называется - жесткий диск - если это вовсе не круглый предмет, а прямоугольный?

Дело в том, что внутри этой коробочки действительно есть диск, металлический, он действительно вращается моторчиком, который спрятан внутри этой коробочки. Помните виниловые пластинки с записями ансамбля "Орэра" или мастера советской патриотической песни Иосифа Кобзона? Вот, внутренняя круглая "пластиночка" жесткого диска чем-то напоминает пластинку с мелодией. Назначение их обеих - это хранить записанную информацию. Надеюсь, вы понимаете, что мелодии на виниловой пластинке вполне можно называть информацией.

Представьте, вам сегодня повезло. Вам удалось купить в сельмаге пластинку с новыми песнями "Сябров". Но если у вас нет проигрывателя, граммофона, в который можно вставить эту пластинку - вы не сможете насладиться музыкой. Останется просто крутить пластинку на пальце и самому петь. Значит, кроме непосредственно диска (пластинки) нам требуется еще и устройство, которое будет проигрывать диск. Выразимся по-научному. Мы имеем "носитель информации" - диск, пластинку. Чтобы использовать эту информацию (прослушать музыку) - нам нужно "устройство чтения" информации - проигрыватель.

Так вот, жесткий диск (коробочка внутри компьютера) содержит в себе одновременно и "носитель информации" и "устройство чтения". Если мы возьмем виниловую пластинку и приклеим ее навсегда к проигрывателю - у нас получится жесткий диск. Носитель информации, в этом случае, неотделим от устройства чтения. Поэтому из жесткого диска нельзя вытащить круглую пластиночку, на которой записана информация. Он сломается, поэтому он - НЕСЪЕМНЫЙ.

Но существуют и СЪЕМНЫЕ устройства для хранения информации. Видели когда-нибудь оптический диск? Их еще называют DVD ("ди-ви-ди") дисками, CD ("си-ди") дисками. Сейчас на таких дисках продают музыку, фильмы, компьютерные игры. На самом пластиковом диске записана информация, но устройство чтения (проигрыватель) находится отдельно. Например, оно вмонтировано в компьютер и имеет сбоку узкую щелочку. В эту щелочку можно вставить нужный оптический диск, посмотреть фильм, затем вытащить этот диск, вставить другой - с новым фильмом. В этом случае мы видим, что устройство чтения оптических дисков - это отдельная "штуковина", а сама информация, которую это устройство может проигрывать - находится на оптических дисках, называемых DVD или CD - дисками. Эти диски обычно хранят на полочке шкафа, в пластмассовых коробочках.

Еще в компьютере бывает встроено устройство для чтения гибких дисков. Это отдельная разновидность диска. Эти диски тоже можно вставлять и вынимать из компьютера. На такой диск помещается небольшой объем информации, поэтому такие диски выходят из употребления. На многих современных компьютерах и нотебуках устройство для чтения гибких дисков отсутствует.

Итак. Давайте нарисуем короткую картину сказанного. Мы имеем компьютер, внутри него есть жесткий диск. Который нельзя вытаскивать, он все время внутри корпуса. На нем есть информация. Это понятно? Но в то же время внутри компьютера может располагаться еще и устройство чтения DVD-дисков, со щелочкой сбоку, куда можно вставлять любой оптический диск. В самом устройстве чтения DVD нет информации, но если мы в него вставим оптический диск - информация появится. Устройство сможет прочитать информацию со вставленного нами диска. Таким образом у нас в компьютере будет одновременно два хранилища информации: жесткий диск и устройство чтения DVD-дисков со вставленным в него каким-нибудь диском (с новой компьютерной игрой, например)

Читайте также: