Глава 1. Модели данных

1.1 Уровни представления данных. Понятия схемы и подсхемы данных

При разработке баз данных в зависимости от степени абстрагирования данных выделяют три уровня представления данных: концептуальный уровень, логический и физический.

Концептуальный уровень - это семантический (смысловой) уровень представления данных в виде абстрактных понятий, учитывающих особенности предметной области. На данном уровне вводятся абстрактные понятия, такие как сущность и связь, агрегация и обобщение. Названия этих понятий для разных моделей концептуального уровня представления данных отличаются, но в целом они определяют особенности объектов предметной области и взаимосвязи между ними.

Логический уровень - уровень представления данных в виде структуры данных, к которым относятся иерархические, сетевые структуры и другие виды структур, используемых при организации данных в вычислительных системах.

Физический уровень – уровень представления данных, учитывающий способ организации данных на машинном носителе в виде бит, байт и их структур. Как видно уровень абстракции данных уменьшается от концептуального уровня представления данных к физическому уровню.

Как видно основные этапы проектирования баз данных (концептуальное, логическое, физическое проектирование) также соответствуют трехуровневой архитектуре представления данных.

Следует отметить, что на западе принята двухуровневая система представления данных, используемая при описании баз данных. Рассматриваются логический и физический уровни представления данных. Это связано с тем, что в настоящее время при разработке баз данных в основном используются реляционные или объектно-реляционные модели данных, и этапы концептуального и логического проектирования реляционных баз данных совмещены. Отсюда все современные CASE-средства проектирования баз данных позволяют строить логические и физические модели баз данных (см. раздел 1.5).

На каждом уровне представления данных имеются различные модели представления данных. Фактически синонимом понятия модели данных является понятие схемы базы данных.

Схема базы данных - описание базы данных. По аналогии с уровнями представления данных различают три типа схем баз данных в зависимости от уровня абстракции трехуровневой архитектуры.

Внешний уровень Представление 1 Представление 2……… Представление n

Концептуальный уровень Концептуальная схема

Внутренний уровень Внутренняя схема

Физическая организация данных База данных

При описании базы данных возможно наличие нескольких внешних схем или подсхем, соответствующих представлениям о данных предметной области различными пользователями. На концептуальном уровне описание базы данных называют концептуальной схемой, на нижнем уровне абстракции – внутренней схемой. Следует различать описание базы данных и саму базу данных. Описанием базы данных является схема базы данных или модель данных. Схема создается в процессе проектирования базы данных. Совокупность информации, хранящаяся в базе данных в определенный момент времени, называется состоянием. Таким образом, одной и той же схеме данных может соответствовать несколько состояний базы данных. Схема базы данных иногда называется содержанием базы данных, а ее состояние детализацией. Схема базы данных показывает логическую организацию всей базы данных в целом, а подсхема – описание части базы данных, описание представления о данных отдельного пользователя или приложения.