2. Архітектура бази даних. Фізична та логічна незалежність

Термінологія в СУБД, та й самі терміни «база даних» та «банк даних» частково запозичені з фінансової діяльності. Це запозичення - не випадково і пояснюється тим, що робота з інформацією та робота з грошовими масами в чому схожі, оскільки і там і там відсутня персоніфікація об'єкта обробки: дві банкноти гідністю в сто рублів настільки ж невідмітні і взаємозамінні, як два однакових байтів (природно , за винятком серійних номерів). Ви можете покласти гроші на деякий рахунок і надати можливість вашим родичам або колегам використовувати їх для інших цілей. Ви можете доручити банку оплачувати ваші витрати з вашого рахунку або отримати їх готівкою в іншому банку, і це будуть вже інші грошові купюри, але їх цінність буде еквівалентна тій, яку мали, коли клали їх на ваш рахунок.

У процесі наукових досліджень, присвячених тому, як саме повинна бути влаштована СУБД, пропонувалися різні способи реалізації. Самим життєздатним з них виявилася запропонована американським комітетом по стандартизації ANSI (American National Standards Institute) трирівнева система організації БД

1.Рівень зовнішніх моделей - самий верхній рівень, де кожна модель має своє «бачення» даних. Цей рівень визначає точку зору на БД окремих додатків. Кожний додаток бачить і обробляє тільки ті дані, які необхідні саме цьому додатку. Наприклад, система розподілу робіт використовує відомості про кваліфікацію співробітника, але її не цікавлять відомості про оклад, домашню адресу і телефон співробітника, і навпаки, саме ці відомості використовуються в підсистемі відділу кадрів.

2.Концептуальний рівень - центральний управляючий ланка, тут база даних представлена ​​в найбільш загальному вигляді, який об'єднує дані, які використовуються усіма додатками, що працюють з даною базою даних. Фактично концептуальний рівень відображає узагальнену модель предметної області (об'єктів реального світу), для якої створювалася база даних. Як будь-яка модель, концептуальна модель відображає тільки істотні, з точки зору обробки, особливості об'єктів реального світу.

3.Фізичний рівень - власне дані, розташовані в файлах або в сторінкових структурах, розташованих на зовнішніх носіях інформації.

Ця архітектура дозволяє забезпечити логічну (між рівнями 1 і 2) і фізичну (між рівнями 2 і 3) незалежність при роботі з даними. Логічна незалежність припускає можливість зміни одного додатка без коригування інших додатків, що працюють з цією ж базою даних. Фізична незалежність припускає можливість перенесення збереженої інформації з одних носіїв на інші при збереженні працездатності всіх додатків, що працюють з даною базою даних. Це саме те, чого не вистачало при використанні файлових систем.

Виділення концептуального рівня дозволило розробити апарат централізованого управління базою даних.

5. Поняття інформаційно-логічної моделі

Проектування даних пов’язане з багаторівневим їх поданням: зовнішнім, інфологічним, даталогічним, внутрішнім (рис. 6.3). Зовнішній рівень являє собою вимоги до даних з боку користувачів і прикладних програм. Вимоги користувачів до зовнішнього подання охоплюють сукупність даних, які потрібні для виконання запитів користувачів. Вимоги з боку прикладних програм до зовнішнього рівня подання даних — це перелік даних з описом їх взаємозв’язків, які необхідні для реалізації певних функ­ціональних задач. Рис. 6.3. Схема взаємозв’язку рівнів подання даних у БД Зовнішній рівень являє собою, як правило, словесний опис даних та їх взаємозв’язків і відбиває інформаційні потреби користувачів і прикладних програм. Іноді для опису зовнішнього рівня використовуються матричні або інші формалізовані методи. Опис зовнішнього рівня не виключає наявності дублювання, надлишковості, неузгодженості тощо. Для того щоб спроектувати зовнішню модель БД, необхідно виконати обстеження ПО, вивчити систему вхідної і вихідної документації, дослідити й вивчити всі фукціональні обов’язки майбутніх користувачів БД. Американський комітет CODASYL пропонує три рівні: зовнішній, концептуальний, внутрішній. Іноді для зручності проектування вводять допоміжний рівень (проміжний), який називають інфологічним. Він може бути самостійним або функціонувати як складова зовнішнього рівня. Інтеграція всіх зовнішніх представлень даних виконується на інфологічному рівні. На цьому рівні формується інфологічна (канонічна) модель даних, яка не є простою сумою зовнішніх представлень даних. Інфологічний рівень являє собою інформаційно-логічну модель (ІЛМ) предметної області, в якій виключена надмірність даних і відображені інформаційні особливості об’єкта управління, без урахування особливостей і специфіки конкретної СУБД. Мета інфологічного проектування — створити структуровану інформаційну модель ПО, для якої розроблятиметься БД. Під час проектування на інфологічному рівні створюється інформаційно-логічна модель, яка має відповідати таким вимогам:

• коректність схеми БД, тобто адекватне відображення модельованої ПО;

• простота і зручність використання на наступних етапах проектування, тобто ІЛМ має легко відображатися в моделі БД, що підтримується відомими СУБД (сіткові, ієрархічні, реляційні);

• ІЛМ має бути описана мовою, зрозумілою проектувальникам БД, програмістам, адміністратору і майбутнім користувачам АБ.

Основною складовою інфологічної моделі є атрибути, які потрібно проаналізувати і деяким чином згрупувати для подальшого зберігання в БД. Сутність інфологічного моделювання полягає у виокремленні інформаційних об’єктів ПО (файлів), які підлягають зберіганню в БД, а також визначенні характеристик об’єктів і зв’язків між ними. Характеристиками об’єктів є атрибути.