30. Концепция баз данных: определение бд, принципы организации.

БД – семантическая модель предметной области в виде совокупности взаимосвязанных таблиц или файлов, удовлетворяющих информационные потребности пользователей информационной системы.

Принципы организации БД. 1) Независимость. Независимость данных от программ (изменение в описании данных не требует изменение программ) и независимость от логической и физической организации данных (за счет неизменной структуры данных при изменении прикладных программ и изменения физического расположения данных без изменения прикладных программ и логической структуры).

2) Внутренняя интеграция данных. Каждое данное, хранимое в базе, описывается только 1 раз независимо от количества использований.

3) Информативность данных (в БД хранится оптимальный минимум, т.е. необходимое и достаточное количество базовых данных, необходимых для расчета любых производственных данных и для удовлетворения любых запросов пользователя).

4) Удобство доступа к данным (в БД должна быть система, позволяющая юзеру, даже непрофессионалу, работать с БД) Запрос на естественном языке, данные получаются в удобной форме.

5) Поддержка БД в целостном состоянии (в БД должна быть система, которая бы проверяла значения данных на соответствие некоторым критериям, например, диапазон значений или связь данных. Сюда же относится необходимость защиты от несанкционированного доступа.

6) Достоверность данных (обеспечивается за счет обновления БД (регулярного процесса накопления новых значений), актуализации (коррекции значений, содержащих структуры записей – выполняется по мере необходимости)).

7) Безотказность и секретность (должны быть средства ограничений доступа к данным и исключающих их порчу, например, пароли).

8) Незамкнутость АБД (БД должна создаваться как открытая система, по отношению к широкому классу семантических корректировок, пополнению данных, обеспечению взаимодействия различных юзеров).

9) Обеспечение взаимодействия различных пользователей (создание системы коллективного пользования и обмена данными).

10) Перемещение данных. Данные перемещаются в места, отражающие спрос на них (те данные, которые редко используются, должны храниться на внешних ЗУ, а которые часто – в ОЗУ).

11) Выбор рациональной системы кодирования и формализованного описания данных (созданная система должна быть закодирована, но при этом проектировщик должен выбрать такую систему кодирования, чтобы потом БД можно было рационально разместить на внешних носителях).

12) Структуризация данных. В БД информация не хранится в базе в виде целых документов. Документы разбиваются на отдельные сегменты, которые соответствуют определенным логическим записям, что позволяет проще и быстрее получить информацию, можно изменять часть данных или добавлять новую информацию без изменения всего документа.

Преимущества организации на принципах БД: 1) Снижение затрат на программирование, вследствие независимости структуры данных от программ, задач, от конкретных форм документов. 2) Минимальная избыточность данных. 3) Легкость модификации структуры БД. Недостатки: 1) Ограниченное число типов БД. 2) Жестко заданная структура данных.

31. Архитектура систем баз данных: схема, общая характеристика и взаимодействие уровней представления данных.

Схема (представление) данных – это сов-ть единиц инф-ии, отражающих объекты реального мира и взаимосвязи между ними. Уровни представления данных – это степень абстрагирования схемы данных от объектов реального мира и, соотв-но, их близости к представлению информации в компьютере.

Архитектура БД – это сов-сть уровней представления данных.

Уровни представления: 1) Содержательный – неформализованные способы описания сведений о ПО. 2) Концептуальный(инфологический) - модели данных, предназначенные для формал-го описания данных без учета возможностей их компьютерного представ.в среде конкретной СУБД. 3) Датологический – МД, которые могут быть реализованы в среде СУБД. Он представляет собой сов-ть комп-х массивов данных и связей между ними. 4) Физический – это способы факт-го размещ инф-ии на конкретных комп. носителях. Все принципы организации, перечисленные выше, выполняются от того, что база данных имеет несколько уровней представления данных или своеобразную архитектуру БД.

БД по архитектуре делится на 3 уровня: внешний, концептуальный, внутренний. Это необходимо для отделения пользовательского представления от физического. Каждый пользователь изменяет нужные данные без касания остальных. Пользователь не знает о физическом представлении и хранении. Администратор управляет БД, не зная интерфейса пользователя.

Верхний (внешний) уровень занимают пользователи, потребности которых должна удовлетворять БД. Пользователи делятся по постоянству общения с БД, по уровню компетенции, уровню подготовки и т. д. Каждая группа пользователей имеет свой язык общения с БД и свою рабочую область. Информационные потребности представлены в виде внешней модели, сопровождаемой верхней схемой (содержит описание полей и записей). Внешняя схема – только структура файла и имена. Внешняя модель – данные, заполненные строки таблиц.

Концептуальный уровень (концептуальная модель данных), описывает общие информационные потребности всех пользователей. Представляется в виде реляционной, сетевой или иерархической модели.

Имеет 2 уровня отображения: внешний к. (определяет соответствие между внешней (частной) и концептуальной (общей) моделями) и внутренний к. (отражения концептуального уровня в хранилище, внутренние записи).

Внутренний уровень – определяется внутренней схемой (конкретном размещением данных на электр. носителях). В схеме описаны методы доступа к данным. На этом уровне физически размещаются данные модели (физическая модель данных).

Все связи между этими различными уровнями представления обеспечиваются отображениями. Общение с базой данных идет через интерфейс пользователя, а поддержание всех уровней представления данных и интерфейса пользователя обеспечивается службами управления БД.

Т.е. существует 3 вида структуры БД:

- внешняя модель (соответствующие реквизиты для каждого пользователя)

- концептуальная модель (совокупность файлов, семантическая модель ПО)

- проект физической структуры БД