3. Модели данных.

Для обеспечения независимости прикладных программ от данных используют модели данных, которые отражают для пользователей информационное содержание БД. В модели от­сутствуют подробности организации физического хранения данных. Для работы с данными модели разрабатывается кон­кретный язык описания данных и язык манипулирования дан­ными. Запросы к данным, хранящимся в БД, должны выра­жаться с помощью этих языков и терминов модели данных, т.е. прикладная программа работает только с записями модели.

Для обеспечения достаточной независимости данных и учета требований многих пользователей применяется, как пра­вило, трехуровневая иерархия моделей базы данных.

Внутренняя модель наиболее тесно связана со способом физического представления данных.

Внешняя модель определяет требования пользователя к необходимым ему данным. Концептуальная модель занимает промежуточное положение.

Рассмотренный трехуровневый подход к построению БД, включающий внешний, концептуальный, внутренний уровни представления данных, получил наибольшее распро­странение.

При этом на внешнем уровне реализуются модели предметной области.

На концептуальном уровне поддержива­ется модель предметной области для всех приложений. Хра­нимые данные также поддерживают модель предметной об­ласти для всех приложений, но выделены в отдельный внут­ренний уровень.

При такой структуре базы данных БнД обладает высо­кой способностью адаптации к возможным изменениям как в прикладных программах, так и в самих данных, т. е. любые из­менения внешних схем и внутренней схемы изолированы друг от друга концептуальной схемой и могут выполняться незави­симо. Концептуальный уровень должен быть стабильным и обеспечивать долговременную работу всей системы. При этом внутренний уровень обеспечивает производительность системы, экономичное использование ресурсов вычислительной си­стемы и относительную независимость системы от используе­мых технических средств.

Наличие внешней модели (подсхемы) в архитектуре со­временных БД позволяет:

• ограничивать необходимые пользователю данные той частью БД, с которой он работает; улучшать защиту данных от несанкционированного доступа;

• обеспечивать большее соответствие состава и струк­туры подсхемы потребностям пользователя;

• увеличивать степень независимости программ от дан­ных, т. к. прикладная программа зависит только от подсхемы, а изменения в схеме не всегда приводят к изменениям в под­схеме;

• применять различные языки программирования для различных приложений.

С учетом вышесказанного целесообразно уточнить опре­деление наиболее часто встречающихся в литературных источни­ках типам моделей. Различают глобальные и локальные модели.

Глобальные модели отражают точку зрения АБД, а ло­кальные — взгляды различных пользователей.

Описание предметной области, выполненное без ориен­тации на используемые в дальнейшем программные и техни­ческие средства, называют инфологической моделью пред­метной области (ИЛМ).

Модель данных логического уровня, поддерживаемую средствами СУБД, называют даталогической моделью. Эта мо­дель представляет собой отображение логических связей меж­ду элементами данных безотносительно к их содержанию в среде хранения. Эта модель строится в терминах информаци­онных единиц, допустимых в той конкретной СУБД, в среде которой создана БД. Описание логической структуры БД на языке СУБД называют схемой.

Для привязки даталогической модели к среде хранения используется модель данных физического уровня (физическая модель). Эта модель определяет используемые запоминающие устройства и способы физической организации данных в сре­де хранения. Модель физического уровня строится с учетом возможностей и особенностей используемой СУБД. Описание физической структуры БД называют схемой хранения.

Цель инфологического моделирования состоит в созда­нии точного и полного отображения реального объекта, ис­пользуемого в дальнейшем в качестве источника информации для построения БД. Центральным компонентом инфологической модели служит описание объектов предметной области и связей меж­ду ними (ER-модель).

Для того чтобы БД адекватно отражала реальную предметную область, проектировщик должен хорошо знать ее специфику и особенности. ПО должна быть предварительно "очерчена" и описана с помощью формализованных языковых средств. В связи с этим под инфологической моделью (ИЛМ) понимают описание предметной области, выполненное с использованием специальных языковых средств, не зависящих от используемых в дальнейшем программных средств.

Основным требованием к ИЛМ, вытекающим из ее назначения, является требование адекватного отображения ПО.

Кроме того, в инфологической мо­дели должны быть отражены и алгоритмические зависимости между показателями. Обычно для этих целей используются графы и матрицы, показывающие, какие показатели являются исходными для вычисления других. Расчетные формулы, а также алгоритмы вычислений должны быть представлены в ИЛМ. Следующим компонентом инфологической модели является описание информационных потребностей пользователей.

Основные компоненты ИЛМ:

1. описание объектов и связей между ними

2. описание информационных потребностей пользователей

3. алгоритмические связи показателей

4. лингвистические отношения

5. ограничения целостности