1. Понятие бд. Предметная область. Роль баз данных(бд) в автоматизированных системах. Архитектура бд и системы с бд.

База данных – это совокупность данных, хранящихся во внешней памяти и обладающая такими свойствами, как:

• интегрированность, направленная на решение общих задач;

• структурированность, отражающая часть реального мира;

• взаимосвязанность;

• независимость описания данных от программ их обработки.

Термин «База данных» (БД) появился в начале шестидесятых годов двадцатого века, когда были сформулированы требования к организации данных в автоматизированных системах управления предприятиями. Суть этих требований сводилась к двум положениям:

1. Данные должны накапливаться и храниться централизованно, создавая динамически обновляемую модель предметной области (МПО).

2. Данные должны быть максимально независимы от программ их обработки.

Выполнение этих требований привело к созданию единого для всех задач, решаемых в рамках автоматизированной системы, блока данных – базы данных и к разработке управляющей программы, предназначенной для манипулирования данными – системы управления базой данных (СУБД)

Роль баз данных в информационной системе

Автоматизированные системы – широкий класс систем, где человек решает с компьютером какую-либо задачу.

В автоматизированную систему входят:

Техническая документация;

Программное обеспечение;

Математическое обеспечение;

Правовое обеспечение;

Метрологическое обеспечение.

База данных составляет информационное обеспечение и является одним из 11 видов автоматических систем. Под понятием «База данных» подразумевается не только информационное обеспечение, но и различные формы документации и классификаторов. Примеры: название группы, документооборот.

2. Уровни описания и представления данных. Концептуальная , внешняя, внутренняя(логическая) и физическая схема данных.

Уровень представления данных отвечает за физическое отображение (представление) информации. Так, в полях базы данных информация должна быть представлена в виде букв и цифр, а зачастую — и графических изображений. Обрабатывать же эти данные нужно, например, как числа с плавающей запятой.

Уровень представления данных обеспечивает возможность передачи данных с гарантией, что прикладные процессы, осуществляющие обмен информацией, смогут преодолеть любые синтаксические различия. Для того чтобы обмен имел место, эти два процесса должны использовать общее представление данных или язык.

Уровни описания

Логическое описание - это отображение функциональной спецификации на средства выбранного языка программирования. При выполнении этого отображения могут быть две ситуации: 1) в выбранном языке программирования есть подходящий тип данных; 2) подходящий тип данных в языке не определен.

Физическое представление - это конкретное отображение на память машины объектов программы в соответствии с логическим описанием.

Применяются два вида физического представления объектов в памяти машины: сплошное и цепное.

Сплошное представление - это когда объект размещается в памяти машины в адресованных последовательно единицах памяти.

Цепное представление - это такое представление, при котором отдельные части одного объекта могут быть расположены в разных участках памяти машины (необязательно подряд), но эти участки тем или иным способом связаны "в цепочку" с помощью указателей (ссылок), т.е. путем указания адресов следующих частей объекта. Цепное представление используется, как правило, для динамических структурных объектов

Схемы данных:

Концептуальное (инфологическое) проектирование

Концептуальное (инфологическое) проектирование — построение семантической модели предметной области, то есть информационной модели наиболее высокого уровня абстракции. Такая модель создаётся без ориентации на какую-либо конкретную СУБД и модель данных. Термины «семантическая модель», «концептуальная модель» и «инфологическая модель» являются синонимами. Кроме того, в этом контексте равноправно могут использоваться слова «модель базы данных» и «модель предметной области» (например, «концептуальная модель базы данных» и «концептуальная модель предметной области»), поскольку такая модель является как образом реальности, так и образом проектируемой базы данных для этой реальности.

Конкретный вид и содержание концептуальной модели базы данных определяется выбранным для этого формальным аппаратом. Обычно используются графические нотации, подобные ER-диаграммам.

Чаще всего концептуальная модель базы данных включает в себя:

описание информационных объектов, или понятий предметной области и связей между ними.

описание ограничений целостности, т.е. требований к допустимым значениям данных и к связям между ними.

Логическое (даталогическое) проектирование

Логическое (даталогическое) проектирование — создание схемы базы данных на основе конкретной модели данных, например, реляционной модели данных. Для реляционной модели данных даталогическая модель — набор схем отношений, обычно с указанием первичных ключей, а также «связей» между отношениями, представляющих собой внешние ключи.

Преобразование концептуальной модели в логическую модель, как правило, осуществляется по формальным правилам. Этот этап может быть в значительной степени автоматизирован.

На этапе логического проектирования учитывается специфика конкретной модели данных, но может не учитываться специфика конкретной СУБД.

Физическое проектирование

Физическое проектирование — создание схемы базы данных для конкретной СУБД. Специфика конкретной СУБД может включать в себя ограничения на именование объектов базы данных, ограничения на поддерживаемые типы данных и т.п. Кроме того, специфика конкретной СУБД при физическом проектировании включает выбор решений, связанных с физической средой хранения данных (выбор методов управления дисковой памятью, разделение БД по файлам и устройствам, методов доступа к данным), создание индексов и т.д.

Внешнее представление (внешняя схема) данных является совокупностью требований к данным со стороны некоторой конкретной функции, выполняемой пользователем. Концептуальная схема является полной совокупностью всех требований к данным, полученной из пользовательских представлений о реальном мире. Внутренняя схема - это сама база данных.

Внешняя схема — это фрагмент концептуальной схемы. Действительно, с одной стороны, концептуальная схема БД, как правило, содержит некоторое множество типов записей и типов связей. С другой стороны, решение некоторой задачи, осуществляемое некоторой прикладной программой, выполняется лишь с небольшой частью БД, которая описывается в виде внешней схемы.