Двухуровневая архитектура бд

Трехуровневая архитектура бд

БД – база данных

П – пользователь

МД – модель данных

ОС – операционная система

ВнМД – внутренняя модель данных

ФБД – физическая БД

РО – рабочая область

СУБД – система управления БД

ПП – прикладная программа

ВМД – внешняя МД

При проектировании СУБД разрабатывают собственные методы доступа к записям внутренней модели, базирующиеся на методах доступа ОС. Во внутренней модели БД м.б. представлена в виде совокупности хранимых файлов, для которых известна структура хранимых записей, определены служебные поля, реализующие необходимые связи между записями, известны методы доступа СУБД к этим записям и т.д. Таким образом переходим к двухуровневой архитектуре.

9. Структура данных: понятие, базисный набор типов структуры данных.

В архитектуре БД различают 3 вида моделей данных: внешняя м., концептуальная м., физическая м.

Любая модель данных состоит по определению из 2х основных частей:

1. язык описания данных (ЯОД)

2. язык манипулирования данными (ЯМД)

Теория описания данных: в литературе структура данных определяется как набор правил и ограничений, которые отражают связи, существующие между отдельными частями данных.

Данные определяются как представление фактов и идет в формализованном виде, позволяющем передавать или обрабатывать эти данные при помощи некоторого процесса (алгоритма). В теории и практике проектирования БД структуру данных принято рассматривать на трех уровнях – на содержательном, логическом и физическом. Рассмотреть структуру данных – значит выделить атомарные единицы (неделимые по смыслу), определить связи между единицами.

(1) На содержательном уровне изучаются конкретно смысловые значения, которые приписываются данным, т.е. проектировщик имеет дело с конкретными объектами, конкретными характеристиками, конкретными отношениями среди объектов. При этом конкретные объекты и характеристики описываются с помощью каких-то языков – на экономическом, юридическом и т.д.

Рассмотрим структуру объектов, т.е. назовем наименьшую единицу информации:

Буква  слово  предложение  текст

правила и ограничения

реквизит  показатель  документ  массив документов

(2) На логическом уровне структура БД рассматривается как совокупность правил и ограничений, которые отражают связи, существующие между отдельными частями данных. На этом уровне имеют дело не с конкретными объектами, а с их именами, характеристиками, а так же с отношениями между ними.

Существует множество языков описания для этой структуры:

Общий язык описания данных

!Наименьшей единицей данного языка является элемент данных.

Это характеристика объекта или процессов, происходящих с конкретными объектами. Каждый элемент данных имеет имя и совокупность значений. Имя и совокупность значений – основные свойства элемента данных.

!Второй тип структур данных – группа. Группа – совокупность элементов данных, наприемер: работник, студент; различают простые группы и составные группы.

Различают родительские и подчиненные группы.

Иерархическоие отношение – это понимается как связь "реквизит-реквизит".

Второй вид связи "группа-реквизит"

Третий – "группа-группа"

Для того, чтобы отразить правила и ограничения связи вводится правило первичного ключа. Среди всей совокупности элементов данных определяется или 1 элемент или группа элементов, которые единственным образом идентифицируют запись или группу.

Первичный ключ может состоять из одного или нескольких элементов. Если из нескольких – это сцепленный первичный ключ.

Этот базовый набор типов структур данных определяет единицы данных, группы, иерархические отношения и т.д. 1, М, 1:1, 1:М, М:1, М:М (избавиться).

Описание структуры данных идет по т.н. схеме – она должна иметь имя; например, "Учебный процесс в ВУЗе".

Размещение элементов данных в памяти машины. При проектировании БД необходимо построить модель предметной области на ЯОД и ЯМД.

(3) Структура данных на физическом уровне- это размещение эл-ов данных в памяти машины( внешняя память).

10. Модели данных (МД). Определение, классификация, общая характеристика.

При проектировании БД необходимо построить модель предметной области на языке описания и манипулирования данными в конкретной системе управления БД.

1. МД – информационная семантическая модель объекта управления.

2. МД – совокупность методов и средств, предназначенных для описания состояния предметной области в базах данных.

3. МД – совокупность ЯОД и ЯМД.

 МД – семантическая модель предметной области в виде совокупности взаимосвязанных файлов, которые описаны с помощью ЯОД, и операции над ними могут проводиться с помощью ЯМД – СУБД.

При проектировании БД на различных этапах проектирования используются различные модели. Все существующие модели данных, которые могут быть использованы, можно разквалифицировать по следующим признакам:

1. по единицам описания

2. по операциям над данными

3. по степени структурности (т.е. насколько модель описания данных соответствует языку описания данных СУБД)

По степени структурности выделяют:

1. класс неструктурированных или малоструктурированных моделей данных

и 2) класс структурированных моделей

1)а.

• Разговорная речь

• Звуковые программы

Особенности :есть структуризированные компоненты, но нет определенной схемы преобразования звуков в речь.

1)б. Письменный язык. Полностью структуризированы отдельные компоненты, структуризовать очень сложно из-за неоднородности противоречий.

2)а. Структуризированные МД : описать систему можно, связи можно определить, но нет связей м\у ключом и реквизитами 1:1 и 1:М. Прибывляются связи М:Н

2)б. Машинно-струк-ые МД

1. формализованные струк-ые МД , определены не только единицы информации, связи м\у ними, но и алгоритмы получения.

2. + ко всему предыдущему прибавляется программная реализация всех запросов пользователей:

• плоские модели

• иерархические

• сетевые

• реляционные

Плоские модели – основа любого алгоритмического языка программирования. Основная единица – физ поле, кол-во полей фиксировано, связи м\у полями система управления БД не поддерживает, поэтому объявляется и структура данных, подсказывается порядок следования и порядок доступа к данным.

Модели типа «С-С» Данные модели предназначены для описания предметной области. Наименьшая единица- атрибут, наибольшая- сущность. Определяютя связи м\у :

1. атрибутами

2. м\у сущностью и атрибутами

3. «С-С»

С помощью данных моделей описывается структура данных на содержательном уровне: уровне, где сущности представляют собой объекты, а также процессы и явления, кот. происходят с этими объектами. Атрибут является св-вами или характеристиками объектов, а так же процессов и явлений.

Эта модель используется только при пректировании БД иБЗ. Программно она не поддерживается.

Реляционная модель :

1. нормализованные

2. бинарные

3. семантические

В основе РМ лежит отношение (таблица или двумерный файл). Сама модель - сов-ть нормализованных реляционных отношений – таблицы ли сов-ть таблиц, которые обладают определенными сво-ми. Последний класс нормализации реляционных отношений поддерживается програмно СУБД (загружать и пополнять данные и тд)

11. Реляционная модель БД (РлМД).

РлМД – совокупность отношений, из которых образуются новые производстенные отношения в результате выполнения запросов пользователей информационной системы.