Базы и банки данных

Московский государственный технический университет 
имени Н. Э. Баумана 
 
 
 
 
 
 
 
 
Г.И. Ревунков 
 
 
БАЗЫ И БАНКИ ДАННЫХ 
 
 
 
 
 
Методические указания по курсу 
«Банки данных» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва  
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана  
2011 
1 
 

Р32 
 
УДК 681.3.04 
ББК 32.811 
Р32 
Рецензент А. В. Фомичев 
 
Ревунков Г. И.  
Базы и банки данных : метод. указания по курсу «Банки 
данных». — М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. – 
68 с. : ил. 
Рассмотрены вопросы инфологического и датологического 
проектирования баз данных, модели данных, архитектура и основные компоненты банка данных. 
Для студентов старших курсов специальности «Автоматизированные системы обработки информации и управления», изучающих дисциплину «Банки данных». Могут быть полезны для самостоятельной работы по изучению дисциплины, а также при выполнении лабораторного практикума, курсового и дипломного 
проектов. 
УДК 681.3.04 
                                                                                             ББК 32.811 
 
 
Учебное издание 
 
Ревунков Георгий Иванович 
 
БАЗЫ И БАНКИ ДАННЫХ 
 
Редактор В.М. Царев 
Корректор Р.В. Царева 
Компьютерная верстка И.А. Марковой 
Подписано в печать 14.10.2011. Формат 60×84/16.  
Изд. № 55. Усл. печ. л. 3,95. Тираж 100 экз. Заказ 
 
Издательство МГТУ им.Н.Э. Баумана. 
Типография МГТУ им.Н.Э. Баумана. 
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5. 
 
 © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011 
2 
 

Введение 
Концепция банков данных стала в настоящее время одним из 
определяющих факторов при создании систем автоматизированной 
обработки информации, поэтому современный специалист в области информационных технологий должен понимать ее основные постулаты, владеть технологией баз данных при проектировании и 
эксплуатации автоматизированных систем (АС). 
Основой различных АС являются автоматизированные информационные системы (АИС). Это АИС крупных организаций 
(например, автоматизированные системы крупных коммерческих 
банков, Газпрома) и регионов. Развиваются автоматизированные 
системы нормативно-правовой документации (АСНПД), автоматизированные системы нормативно-методического обеспечения 
управления (АСНМОУ), экономические информационные системы (ЭИС), системы поддержки принятия решений (СППР), экспертные системы (ЭС), информационные системы мониторинга 
(ИСМ) и т. п. Общее назначение АИС — регистрация, хранение и 
переработка информации для поиска и выдачи ответов на запросы 
пользователей. В настоящее время большинство АИС разрабатывают как банки данных и знаний. 
Банк данных (БнД) — это АИС, включающая комплекс специальных методов и средств (математических, информационных, программных, языковых, организационных и технических) для поддержания динамической информационной модели предметной области 
для обеспечения информационных запросов пользователей. 
Предметная область (ПО) — это область применения конкретного БнД. Различают БнД, применяемые в сфере управления предприятиями и организациями, транспортом, в медицине, научных 
исследованиях и др.  
Информационная модель ПО в БнД реализуется в форме базы 
данных (БД). Управление этой моделью выполняется с помощью 
специального программного пакета – системы управления базой 
данных (СУБД). Управление БД выполняет администратор базы 
данных (АБД). 
БнД выполняет роль специальной обеспечивающей подсистемы 
в составе АС. 
3 
 

1. ИНФОРМАЦИЯ, ДАННЫЕ, ЗНАНИЯ 
Под информацией понимают любые сведения о каком-либо событии, сущности, процессе, являющиеся объектом некоторых операций (восприятия, передачи, преобразования, хранения или использования). 
Понятие об информации как знании о чем-либо сложилось у 
человечества уже давно. Информация используется во всех областях человеческой деятельности: любая взаимосвязь и координация 
работ возможны только благодаря информации. Человек создал 
естественные информационные системы, поскольку всегда существовала потребность снабжать производство информацией, необходимой для контроля и принятия решений, научился систематизировать эту информацию, обрабатывать и передавать по назначению. 
Процесс осмысления информации и ее роли в жизни и деятельности человека продолжается. Понятие информации вместе с другими научными понятиями позволяет более глубоко познать законы 
развития материального мира. Считается, что оно является общим 
для всех видов и форм движения материи и связывается с тем или 
иным неотъемлемым свойством или атрибутом материи (отражением, разнообразием, структурой, неоднородным распределением вещества и энергии в пространстве и времени). 
Перед тем как определить понятие данные, представим следующую абстрактную ситуацию. Существуют: 
— некоторая система, информация о которой представляет интерес; 
— наблюдатель, способный воспринимать состояния системы и 
в определенной форме фиксировать их в своей памяти (никаких 
других действий наблюдатель не выполняет). 
В этом случае говорят, что в памяти наблюдателя находятся 
данные, описывающие состояние системы. Таким наблюдателем в 
общем случае и являются информационные системы. 
Таким образом, данные можно определить как информацию, 
фиксированную в определенной форме, пригодной для последующей обработки, хранения и передачи. 
Соответственно двум понятиям — «информация» и «данные» — в БнД различают два аспекта рассмотрения вопросов: инфологический и датологический. 
4 
 

Инфологический аспект связан со смысловым содержанием данных независимо от способов их представления в памяти системы. 
На этапе инфологического проектирования информационной 
системы должны быть решены два вопроса: 
1) о каких объектах или явлениях реального мира требуется накапливать и обрабатывать информацию в системе; 
2) какие основные характеристики и взаимосвязи будут учитываться. 
Следующим этапом должно стать уточнение вводимых в информационную систему понятий об объектах и явлениях, их характеристиках и взаимосвязях. 
Таким образом, на этапе инфологического проектирования выделяется часть реального мира, определяющая информационные 
потребности системы, т. е. ее ПО. 
Датологический аспект подразумевает рассмотрение способов 
представления данных в памяти информационной системы. 
При датологическом проектировании системы, в соответствии с 
возможностями имеющихся средств восприятия, хранения и обработки информации разрабатывают формы представления последней 
в системе посредством данных, а также приводят модели и методы 
представления и преобразования данных, формируют правила их 
смысловой интерпретации. 
Данные соответствуют зарегистрированным фактам об объектах или явлениях реального мира. Чтобы в дальнейшем использовать данные, требуется объяснить их смысловое содержание — семантику, поэтому в информационной системе должны быть сформулированы правила смысловой интерпретации данных. 
Работа с семантикой — это работа со знаниями. В дальнейшем 
будем возвращаться к определению этого понятия. Здесь же отметим следующее. В системах обработки информации под знаниями 
понимают сложноорганизованные данные, содержащие одновременно как фактографическую (регистрация некоторого факта), так и 
семантическую (смысловое описание зарегистрированного факта) 
информацию, которая может потребоваться. Эти сложноорганизованные данные могут иметь в своем составе встроенные процедуры, 
активизируемые в процессе обработки. Это характеризует активность знаний, их первичность по отношению к процессам обработ5 
 

ки. Фактографические же данные выполняют в процессах обработки пассивную роль, т. е. можно сказать, что фактографические данные в отличие от знаний могут подвергаться любым процедурам 
обработки. 
Основное средство представления семантики данных —
естественный язык. Однако можно использовать специальные формализованные языки, позволяющие в банках данных и знаний достаточно эффективно организовать обработку информации для целого ряда практических задач. 
2. ИНФОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПРОЕКТИРОВАНИЮ 
ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ 
База данных представляет собой некоторую целевую модель 
ПО, т. е. в БД находят отражение факты о ПО, лежащие в сфере интересов АС, в которую входит БнД. 
При создании БД проектировщик должен выделить и описать 
эти ожидаемые факты, тем самым будет очерчена граница ПО БнД. 
Затем необходимо отобразить описания этих фактов в структуры 
данных базы, выполнив интерпретацию описаний с помощью допустимых в конкретной СУБД структур. 
Предметная область БнД определена, если известны существующие в ней объекты, их свойства и отношения. 
Предполагается, что состояние ПО БнД в некоторый момент t 
может быть описано совокупностью предложений некоторого языка, определяющих все истинные в момент t факты. 
База данных является описанием состояния предметной области на формализованном языке. 
Проектирование БД начинается с предварительной (еще до ее 
создания) структуризации ПО. Объекты реального мира подвергаются классификации, фиксируется совокупность подлежащих отобра-
жению в БД типов объектов. Для каждого типа объектов выделяется 
совокупность свойств, посредством которых будут описываться конкретные объекты, выявляются виды отношений (взаимосвязей) между объектами. 
6 
 

Затем определяется, какая информация об объектах должна 
быть представлена в базе и как ее интерпретировать с помощью 
данных. 
Идея установления соответствия между состоянием ПО, его 
восприятием и представлением в БД лежит в основе так называемого инфологического подхода к проектированию информационных 
систем. 
Согласно указанному подходу, при проектировании необходимо различать: 
— явления реального мира; 
— информацию об этих явлениях; 
— представление информации посредством данных. 
В соответствии с концепцией в подходе выделяют следующие 
три составляющие: 
— реальный мир или объектную систему; 
— информационную сферу; 
— датологическую сферу. 
Объектная система включает понятия об объекте, свойствах, 
связи (или объектном отношении), времени. Эти понятия являются 
основными составляющими объектной системы. 
Объект в инфологическом подходе — это то, о чем в информационной системе должны накапливаться сведения. Выбор объектов 
проводится в соответствии с целевым назначением информационной системы. Могут рассматриваться как атомарные или как составные объекты, причем один и тот же объект в конкретном приложении может быть атомарным, в другом — составным. Для составного объекта должны быть определены его внутренние части, 
которые в свою очередь могут быть атомарными или составными. 
Следует также выявить внутреннюю структуру объекта, в соответствии с которой определяют порядок композиции составляющих. 
Каждый объект в конкретный момент характеризуется определенным состоянием. Оно описывается с помощью ограниченного 
набора свойств и связей (отношений) с другими объектами, причем 
каждый объект в системе в любой момент отличается от других набором свойств. 
Свойства объекта могут не зависеть от его связей (отношений) 
с другими объектами, т. е. быть локальными, а могут и зависеть. 
В этом случае они являются реляционными. 
7