МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ
І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ
РЕФЕРАТ
з дисципліни: “Організація баз даних”
на тему: “Історія розвитку СУБД. Огляд різних моделей баз даних і відповідних СУБД у розрізі часу”
Виконав
студент групи ІПЗ-22011бск
Трохименко Д. В.
Перевірив
Керівник дисципліни
Голуб Б. Л.
Київ – 2022
Зміст
Вступ……………………………………………………………………………3
Яке призначення має СУБД? Що таке база даних?………………………4
Які були етапи історії розвитку та вдосконалення СУБД?………………5
Ранні СУБД……………………………………………………………….…6
Реляційні СУБД………………………………………………………….….8
Постреляційні СУБД………………………………………………………10
Висновок………………………………………………………………………12
Список використаних джерел………………………………………………..13
ВСТУП
У історії використання обчислювальної техніки (ОТ) можна назвати кілька напрямів її використання.
Насамперед, засоби ОТ призначалися для вирішення складних математичних завдань, які вимагають великої кількості обчислень. Такі завдання неможливо було вирахувати «вручну» за розумний час. У цьому плані обчислювальна техніка значно полегшила роботу інженерам, науковцям тощо. Для спрощення вирішення таких завдань з'явилися:
різноманітні чисельні методи розв'язання задач;
спеціалізовані алгоритмічні мови (наприклад, Fortran).
Проте, згодом, використання персональних комп'ютерів до виконання складних наукових розрахунків було витіснено іншим напрямом використання коштів ОТ. Активний розвиток отримали такі напрямки обчислювальної техніки як:
підтримка надійного збереження інформації;
виконання специфічних перетворень інформації для заданої програми (програми);
зручний і легкозасвоюваний інтерфейс користувача;
виконання специфічних (іноді нескладних) обчислень для заданої програми.
Розвиток цих напрямків призвів до того, що наприкінці 60-х, на початку 70-х років з'явилося спеціалізоване програмне забезпечення, яке отримало назву Система управління базами даних (DataBase Management System – DBMS).
Яке призначення має СУБД? Що таке база даних?
Основою будь-якої сучасної інформаційної системи є система управління базами даних.
Системи управління базами даних призначені обробки даних таким чином, щоб ними можна було зручно оперувати. СУБД дозволяють:
систематизувати дані у базі даних;
організовувати дані для їх збереження на комп'ютерах.
База даних – це сукупність деяких даних, які організовані за певними правилами збереження. Збереження та обробка даних у базі даних може бути побудовано на основі взаємопов'язаних схем, таблиць, процедур, уявлень, що зберігаються, та інших складних об'єктів (елементів). Подання даних у базі даних має відповідати обраній моделі даних (наприклад, реляційній моделі даних, об'єктно-орієнтованій моделі даних тощо).
Які були етапи історії розвитку та вдосконалення систем управління базами даних?
В історії розвитку СУБД можна виділити три основні етапи:
Етап 1. Цьому етапу відповідають СУБД першого покоління. Такі системи управління базами даних мали ієрархічну та мережеву моделі даних. Ці моделі базувалися на специфікаціях CODASYL. У СУБД першого покоління інформаційні системи базувалися на mainframe – великих обчислювальних машинах (наприклад, IBM 360).
СУБД першого покоління мали низку недоліків у порівнянні з СУБД наступних поколінь.
Етап 2. На цьому етапі з'являються реляційні СУБД (початок 70-х років ХХ століття). На сьогоднішній день реляційні бази даних є одними з найпопулярніших. У таких базах даних інформація зберігається в таблиць, пов'язаних між собою відносинами (relations).
Етап 3. Цей етап характерний появою об'єктно-орієнтованих СУБД, що ґрунтуються на використанні об'єктно-орієнтованої парадигми проектування баз даних.
На еволюцію систем управління базами даних вплинули:
розвиток мікроелектронних технологій;
розвиток персональних комп'ютерів;
розвиток цифрових мобільних пристроїв;
розвиток мережі Internet.
Ранні СУБД
Попередницями СУБД були файлові системи. Файл - це сукупність записів одного типу, де перехресні посилання відсутні. База даних - це сукупність записів різного типу, що містить перехресні посилання.
Поява СУБД не призвела до їх повного зникнення: для виконання деяких спеціалізованих завдань подібні файлові системи використовуються досі. Крім того, файлові системи можуть використовуватися СУБД для вирішення завдань зберігання даних і доступу до них.
У 1960-х років ХХ століття корпорація IBM разом із фірмою NAA розробили першу СУБД - ієрархічну систему IMS (Information Management System). Незважаючи на те, що IMS є найпершою з усіх комерційних СУБД, вона досі залишається основною ієрархічною СУБД, яка використовується на більшості великих мейнфреймах.
Іншим помітним досягненням середини 60-х була поява системи IDS (Integrated Data Store) фірми General Electric. Розвиток цієї системи призвело до створення нового типу систем управління базами даних – мережевих
СУБД, що мала істотний вплив на інформаційні системи того покоління.
Мережева СУБД створювалася уявлення складніших взаємозв'язків між даними, ніж, які можна було моделювати з допомогою ієрархічних структур, і послужили основою розробки перших стандартів БД.
Для створення таких стандартів у 1965 році на конференції CODASYL (Conference on Data Systems Languages) була сформована робоча група List Processing Task Force, яка мала визначити специфікацію середовища, яке допускало б розробку баз даних та управління даними. Повний варіант звіту цієї групи був опублікований у 1971 році та містив такі твердження:
Мережева схема - це логічна організація всієї бази даних у цілому (з погляду АДБ), що включає визначення імені бази даних, типу кожного запису та компонентів записів кожного типу.
Підсхема - це частина бази даних, видима конкретними користувачами чи додатками.
Мова управління даними (DML) - інструмент визначення характеристик і структури даних, і навіть управління ними. Було запропоновано стандартизувати три різні мови:
Мова визначення даних DDL для опису схеми БД.
Мова визначення даних (також DDL) для підсхеми, яка дозволить визначати в додатках ті частини бази даних, доступ до яких буде необхідний.
Мова маніпулювання даними DML, призначена для управління даними.
Незважаючи на те, що цей звіт офіційно не був схвалений Національним Інститутом Стандартизації США (ANSI), багато систем було розроблено у повній відповідності до його положень. Мережеві системи та системи на основі ієрархічних підходів є СУБД першого покоління.
Реляційні СУБД
У 1970 році Е. Ф. Кодд, який працював у корпорації IBM, опублікував статтю про реляційну модель даних, що дозволяла усунути недоліки колишніх моделей. Слідом за цим з'явилося безліч експериментальних реляційних СУБД, але перші комерційні продукти з'явилися наприкінці 70-х – на початку 80-х. Особливо слід зазначити проект System R, розроблений у корпорації IBM наприкінці 1976 (Astrahan et al., 1976). На основі цього проекту було отримано найважливіші результати.
Було розроблено структуровану мову запитів SQL, яка з того часу стала стандартною мовою будь-яких реляційних СУБД.
У 80-х роках було створено різні комерційні реляційні СУБД - наприклад, DB2 або SQL/DS корпорації IBM, Oracle корпорації Oracle, ін.
Реляційні системи далеко не відразу набули широкого поширення. У той час як основні теоретичні результати в цій галузі були отримані ще в 70-х, і тоді ж з'явилися перші прототипи реляційних СУБД, довгий час вважалося неможливим досягти ефективної реалізації таких систем. Однак зазначені вище переваги та поступове накопичення методів та алгоритмів організації реляційних баз даних та управління ними призвели до того, що вже в середині 80-х років реляційні системи практично витіснили зі світового ринку ранні СУБД.
Нині існує кілька сотень різних реляційних СУБД для мейнфреймів та персональних ЕОМ.
Мейнфрейм - високопродуктивний комп'ютер загального призначення зі значним обсягом оперативної та зовнішньої пам'яті, призначений для виконання інтенсивних обчислювальних робіт, може використовуватися для зберігання комерційних баз даних, серверів транзакцій, додатків. Зазвичай з менфреймом працюють безліч користувачів, кожен з яких має лише термінал, позбавлений власних обчислювальних потужностей.
Як приклад розрахованих на багато користувачів СУБД може служити система CA-Openlngres фірми Computer Associates і система Informix фірми Informix Software, Inc. Прикладами реляційних СУБД персональних комп'ютерів є Access і FoxPro фірми Microsoft, Paradox і Visual dBase фірми Borland, і навіть R-Base фірми Microrim.
Реляційні СУБД належать до СУБД другого покоління. Однак реляційна модель також має деякі недоліки - зокрема, обмежені можливості моделювання.
Для вирішення цієї проблеми було виконано великий обсяг дослідницької роботи. В 1976 Чен запропонував модель "сутність-зв'язок" (Entity-Relationship model - ER-модель), яка в даний час стала основою методології концептуального проектування баз даних і методології логічного проектування реляційних баз даних.
Реляційна модель ідейно проста - основний її принцип - "База Даних забезпечує зберігання та видачу інформації зі своїх прямокутних таблиць, і нічого не бажає знати про логічну структуру даних, яку на ній реалізовують." Всі логічні відносини та зв'язки між різними таблицями винесені назовні та віддані на відкуп програмісту. Такий підхід дозволяє просто й ефективно реалізовувати саму базу даних, відповідно і швидкодію та потужність реляційних баз вдається тримати на дуже високому рівні.
Постреляційні СУБД
Третє покоління СУБД - це постреляційні системи, тобто. системи, які стосуються наступного покоління, нині перебувають у стадії розробки. Основні засади цієї розробки:
Крім традиційних послуг з управління даними, СУБД забезпечать підтримку набагато багатших структур об'єктів та правил. Більш багата структура об'єктів характеризує засоби, необхідні зберігання та маніпулювання нетрадиційними елементами даних (тексти, просторові дані, графіка). Крім цього, творцям додатків слід надати можливість задавати групу правил щодо елементів даних, записів. Посилочна цілісність – елементарний приклад реалізації правил.
СУБД третього покоління повинні включати СУБД другого покоління, а саме: взяти від них непроцедурний доступ і незалежність даних (автоматично підтримується узгодженість усіх шляхів доступу до даних, і оптимізатор запитів автоматично вибирає найкращий спосіб виконання виданої користувачем команди)
СУБД мають бути відкриті для інших підсистем. Будь-яка СУБД повинна бути оснащена мовою 4 покоління (4 GL), різноманітними інструментами підтримки прийняття рішень, інтерфейсами з графічними бізнес-пакетами, можливістю запуску додатків з бази даних на іншій машині розподіленої СУБД. Весь набір інструментів має добре функціонувати на різноманітних апаратних засобах із різними операційними системами.
Примітка. Мови 4GL. Абревіатура "4GL" є скороченим англійським варіантом написання терміна "мова четвертого покоління". Немає чіткого визначення цього поняття, хоча, по суті, йдеться про деякий стенографічний варіант мови програмування. Якщо для організації деякої операції з даними мовою третього покоління (3GL) типу COBOL потрібно написати сотні рядків коду, то для реалізації цієї операції на мові четвертого покоління буде достатньо декількох рядків.
У той час, як мови третього покоління є процедурними, мови 4GL виступають як непроцедурні. Передбачається, що реалізація мов четвертого покоління буде значною мірою ґрунтуватися на використанні компонентів високого рівня, які часто називають "інструментами четвертого покоління". Користувачеві не потрібно визначати всі етапи виконання програми, необхідні для вирішення поставленої задачі, а достатньо лише визначити потрібні параметри, на підставі яких згадані вище інструменти автоматично здійснять генерацію прикладної програми.
Як приклади мов четвертого покоління можна вказати згадані вище мови SQL і QBE.
У цілому нині можна сказати, що СУБД наступного покоління - це прямі спадкоємці реляційних систем. Тим не менш, існують різні напрямки систем третього покоління, наприклад, об'єктно-орієнтована модель даних – це коли в базі зберігаються не лише дані, а й методи їхньої обробки у вигляді програмного коду. Це перспективний напрямок, який поки що не отримав активного поширення через складність створення та застосування подібних СУБД.
ВИСНОВОК
Кожен виток спіралі в IT-індустрії знаменується черговим відкриттям моделі чи підходом у реалізації. Так було з реляційними базами даних, потім на сцені з'явилися об'єктно-орієнтовані бази даних, потім увірвалися noSQL з гаслом «Геть жорсткі структури відносин!». Я впевнений, що ця історія повторюватиметься знову і знову залежно від викликів, які стоять вже зараз і з'являтимуться перед IT-спільнотою.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
Dataversity. A Brief History of Database Management [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://www.dataversity.net/brief-history-database-management/ - (дата звернення: 30.10.2022)
Guru99. What is DBMS (Database Management System)? Application, Types & Example [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://www.guru99.com/what-is-dbms.html#4 - (дата звернення: 30.10.2022)
DBMS`s. History of DBMS [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://4840895.blogspot.com/2009/04/history-of-dbms.html - (дата звернення: 30.10.2022)
Computer History Museum. History of Databases [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://www.youtube.com/watch?v=KG-mqHoXOXY&t=69s&ab_channel=ComputerHistoryMuseum - (дата звернення: 30.10.2022)
ThinkAutomation. The history of databases [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://www.thinkautomation.com/histories/the-history-of-databases/ - (дата звернення: 30.10.2022)
QuickBase. A Timeline of Database History & Database Management [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://www.quickbase.com/articles/timeline-of-database-history - (дата звернення: 30.10.2022)