11. Основи побудови банків даних БнД.

2.7. Основи побудови банків даних БнД

Відповідно двом поняттям - «інформація» і «дані» - в банках даних розрізняють два аспекти розгляду питань: «інфологічний» і «датологічний».

Інфологічний аспект вживається у зв'язку зі смисловим змістом даних незалежно від способів їх подання в пам'яті системи. На етапі інфологіческого проектування ІС вирішуються питання:

• про які об'єкти або явища реального світу потрібно накопичувати і обробляти інформацію в системі?

• які їх основні характеристики будуть враховуватися?

• уточнення введених в ІС понять про об'єкти та явища, їх характеристики і взаємозв'язки.

Т.ч. на етапі інфологічного проектування виділяється частина реального світу, що визначає інформаційні потреби системи, тобто її предметна область (ПО).

Датологічний аспект вживається у зв'язку з необхідністю подання даних у пам'яті ІС. Датологічне проектування ІС передбачає розробку відповідних форм подання інформації в системі за допомогою даних, виходячи з можливостей наявних систем сприйняття, зберігання та обробки інформації. Наводяться моделі та методи представлення і перетворення даних, формулюються правила смислової інтерпретації даних.

Дані відповідають зареєстрованим фактами про об'єкти або явища реального світу. Щоб надалі використовувати дані, потрібен їх смисловий зміст - «семантика даних». Тому в ІС повинні бути сформульовані правила смислової інтерпретації даних.

Архітектура БнД

Для забезпечення незалежності ПП від відомостей про способи і деталі подання даних і методів доступу до них вводиться «модель даних», яка відображає для користувачів тільки інформаційний зміст БД без подробиць організації фізичного зберігання даних. Модель має свою схему, в якій відбивається структура її даних, імена записів і формати полів. ЯОД і ЯМД розробляються для роботи з даними моделі. ПП працює з записами моделі, тобто на логічному рівні.

АБД задає спеціальний опис необхідного відображення збережених в базі даних в дані моделі. СКБД реалізує відображення (пряме і зворотне):

Модель <-> зберігаєма БД.

В описі відображення, крім вказівки відповідностей між полями записів моделі та полями збережених записів, вказуються всі необхідні відомості про дані, що зберігаються: в якому коді вони представлені, як вони впорядковані, які існують індекси, де розташовані ті чи інші дані, з якими даними вони пов'язані, які методи доступу необхідно використовувати для маніпулювання збереженими даними тощо.

Частина завдань обробки даних доцільно покласти на ОС, використовуючи її програми методів доступу. Т.ч. забезпечується відносна незалежність операцій зберігання даних від технічних засобів, що використовуються. Тобто вводиться поняття внутрішньої моделі БД:

Модель <-> Внутрішня модель <-> фізична БД.

При проектуванні СКБД розробляються власні методи доступу до збережених записів (внутрішньої моделі), що базуються на методах доступу ОС. У внутрішній моделі БД повинна бути представлена у вигляді сукупності збережених файлів, для яких відома структура збережених записів, визначені службові поля, що реалізують необхідні зв'язки між записами, відомі методи доступу СКБД до цих записів тощо. До складу СКБД включаються засоби перетворення збережених записів до виду фізичного представлення на машинному носії та назад.

Ця схема вирішує питання незалежності ПП від даних, однак вимагає знання моделі даних користувачем, що не завжди виправдано. Отже, необхідно «зовнішнє уявлення даних». Логічне подання до МД є «синхронізуючим», сама модель - «концептуальною моделлю».

Між зовнішньою і концептуальної моделями також повинно бути реалізовано відображення.

СКБД реалізує відображення:

Зовнішня МД <-> Концептуальна МД <-> Внутрішня МД <-> Фізична БД.

Кількість Зовнішних МД визначається числом ПП. Наявність в БнД процесів обміну інформацією між користувачами і системою, між АБД і системою, а також між моделями даних різних рівнів ставить питання про уніфікацію цих процесів, тобто про розробку відповідних інтерфейсів.

В даний час для багатокористувацьких ІС набув найбільшого поширення трирівневий підхід до побудови БнД, що включає зовнішній (користувацький, локальний), концептуальний (глобальний) і внутрішній рівні. При такому підході на зовнішньому рівні підтримуються обмежені моделі ПЗ, видимі окремими додатками (користувачами). На концептуальному рівні підтримується модель ПЗ для всіх додатків. Рівень зберігаємих даних - внутрішній рівень. Така архітектура БнД надає йому здатність до адаптації до можливих змін як в ПП, так і в самих даних.

Об'єкти в зовнішніх моделях («зовнішні» записи) створюються при реалізації програм на вимогу останніх і перестають існувати, коли відпадає необхідність у цих об'єктах. Об'єкти у внутрішній моделі («внутрішні» записи) містять збережені дані, що використовуються для формування записів концептуальної та зовнішньої моделей. Концептуальна схема може містити описи об'єктів (концептуальні записи).

Процес проектування БД представляється послідовністю проектування моделей даних відповідних рівнів абстрагування. Основні рівні абстрагування в БнД - зовнішній, концептуальний, внутрішній і попередній їм - інфологічний (інформаційний). В процесі проектування БД розробляються схеми моделей кожного рівня, перевіряється можливість відображення об'єктів однієї моделі в об'єкти іншої моделі.

Основні етапи проектування БД:

• інфологічне проектування;

• датологічне проектування.

Завдання інфологічного етапу проектування: отримання семантичних (смислових) моделей даних, що відображають інформаційний зміст конкретної ПО. Інфологічний етап складається з наступних кроків:

1. Спочатку виконується виділення з сприйманої реальності необхідної частини ПО, визначаються її межі, відбувається абстрагування від несуттєвих частин для конкретного застосування БнД. В результаті визначаються об'єкти, їх властивості та зв'язки, які будуть істотні для майбутніх користувачів системи.

2. Після цього відбувається процес вивчення ПО, накопичення знань про неї (в якийсь мовній системі).

3. Виконується структуризація знань ПО: виділяються і класифікуються безлічі складових ПО, стандартизується термінологія.

4. Виконується формування описів зовнішніх інфологічних моделей, їх взаємна ув'язка з концептуальної інфологічною моделлю.

Концептуальна інфологична модель покликана забезпечити міцну і довготривалу роботу всієї системи. Ця модель повинна витримувати заміну СКБД, що використовується, на іншу.

Завданням датологічного етапу проектування є вибір конкретної СКБД, раціональної структури зберігання даних і методів доступу до них, виходячи з того арсеналу засобів і методів, який надається розробнику СКБД.