Задачи управления базами данных

Современные программные средства обработки информации в большем числе случаев эффективны лишь тогда, когда они способны с приемлемой скоростью обрабатывать большие объемы данных. Даже при высокой скорости современных аппаратных средств, процессоров, которые способны производить миллионы операций в секунду, это не всегда достижимо. Причины этого следующие:

• ограниченность объема быстродействующих полупроводниковых устройств памяти (ОЗУ), не позволяющая держать в ОЗУ все данные;
• хранение информации на внешних носителях (дисках) вызывает большие задержки в обработке данных, так как диски имеют механические считывающие головки, позиционирование которых занимает время порядка 10 миллисекунд;
• последовательный характер работы центральных процессоров, когда практически все действия осуществляются последовательно, выстраиваясь в длинную очередь.

Для решения задачи скоростной обработки больших объемов информации были найдены мощные методы поиска и упорядочения данных:

• многоступенчатость поиска;
• препроцессорность поиска;
• структурирование данных.

Многоступенчатость проявляется в том, что прикладная программа работает не напрямую с большими базами данных, но только с так называемыми индексами или ключами, то есть малой частью объема информации, которая является указателем, где искать целевые данные.

Препроцессорность поиска проявляется в том, что такая малая часть информации подготавливается в виде специальных индексных таблиц или файлов, в которых хранятся не сами данные, но только указатели на них.

К примеру, если мы имеем громадный файл с данными переписи населения страны (это десятки гигабайт), в котором мы собираемся искать данные о конкретном человеке, то на препроцессорном этапе, то есть этапе подготовки базы к последующему многократному поиску создается индексный файл, представляющий собой таблицу с двумя полями: первое – кодовое значение искомой записи, второе – адрес (смещение записи от начала базового файла данных). Эта операция осуществляется один раз для всей следующей за ней серии поисков по базе данных индексированной информации.

Кодовым значением может быть сочетание фамилия + имя + отчество + дата рождения, а в реальных случаях более компактная кодовая величина, вычисляемая из этого сочетания, так называемый “хэш”, однозначно определяемая данным сочетанием.

В процессе индексирования базы находится и записывается во второе поле адрес-смещение или иначе – положение записи в базовом файле соответствующее данному сочетанию, то есть человеку для приводимого примера.

Таким образом на этапе поиска производятся лишь три быстрых операции:

• определение индекса или вычисление хэша для искомой записи;
• поиск в индексном файле записи с соответствующим значением индекса или хэша и выборка из этой записи в индексном файле адреса целевой записи в базовом файле;
• обращение к базовому файлу методом прямого доступа к искомой записи.

Каждая из этих операций занимает ничтожное время по сравнению с прямым перебором записей базового файла. Таким образом, процесс поиска данных ускоряется на много порядков.

Всё это делает программное обеспечение, называемое системой управления базами данных (СУБД).

Дата добавления: 2015-07-14