3. Три уровня представления данных

Автоматизированные информационные сис­темы хранят и обрабатывают информацию об объектах реального мира. Некоторую совокупность информации, описывающую конкретный объ­ект, называют логической записью или просто записью. Совокупность записей, описывающих множество объектов определенного класса, назы­вают информационным массивом.

Организация информационного массива, обеспечивающая определенные связи и отно­шения между данными, называется структурой данных.

Существует три уровня представления данных: логический уровень, уровень хранения и физический уровень.

На логическом уровне работают с логическими структурами данных, отражающими реальные отношения, которые существуют между объек­тами и их характеристиками, т.е. указывающими в каком виде данные представляются пользователю системы. При разработке логических структур данных учитывается также информационная потребность поль­зователей системы и характер задач, для решения которых предназначена АИС. Единицей информации на этом уровне является логическая запись. Каждый объект, описываемый соответствующей логической записью, характеризуется определенными признаками, являющимися атрибутами записи. На логическом уровне устанавливается перечень признаков, пол­ностью характеризующий описываемый класс объектов. Совокупность признаков и их взаимосвязь определяют внутреннюю структуру логичес­кой записи.

На логическом уровне представления данных не учитывается техни­ческое и математическое обеспечение системы (тип ЭВМ, тип ЗУ, язык программирования, операционная система).

На уровне хранения оперируют со структурами хранения — представ­лениями логической структуры данных в памяти ЭВМ. Структура хра­нения должна полностью отображать логическую структуру данных и поддерживать ее в процессе функционирования АИС. Единицей информации на этом уровне также является логическая запись.

Оперативная память машины и внешняя память обладают разными возможностями, поэтому средства и методы организации данных в ОП и на ВЗУ различны. При разработке или выборе структуры хранения учи­тывается тип ЗУ, в котором будут храниться данные, устанавливается тип и формат данных, а также определяется способ поддержания логи--ческой структуры.

Каж­дая структура хранения предоставляет определенный способ доступа к данным и определенные возможности для манипулирования данными. Она характеризуется объемом памяти, необходимым для размещения данных. От выбора структуры хранения непосредственно зависит эффек­тивность обработки данных.

При разработке или выборе структуры хранения следует учитывать возможности языка программи­рования, на котором будут написаны программы работы с данными.

На физическом уровне представления данных оперируют с физичес­кими структурами данных. На этом уровне решается задача реализации структуры хранения непосредственно в конкретной памяти конкретной ЭВМ. Единицей информации на этом уровне является физическая запись, представляющая участок носителя, на котором размещаются одна или несколько логических записей. При разработке структур памяти ана­лизируются параметры конкретных технических средств: тип и объем памяти, способ адресации, метод и время доступа к данным. На этом же уровне решаются задачи по организации обмена данными между основ­ной и внешней памятью ЭВМ.

При разработке структур данных всех уровней должен обеспечивать­ся принцип независимости данных. Физическая независи­мость данных означает, что изменения в физическом расположении данных и в техническом обеспечении системы не должны отражаться на логических структурах и прикладных программах, т.е. не должны вызы­вать в них изменений. Логическая независимость данных означает, что изменения в структурах хранения не должны вызывать изменений в логических структурах данных и в прикладных програм­мах.