7.4. Информационный анализ и информационное моделирование предметной области

7.4.1. Информационное обеспечение приложений

Основой информационного обеспечения приложений является база данных.

7.4.1.1. Определение базы данных

База данных (БД) - это совокупность взаимосвязанных данных, организованных на внешних носителях информации средствами СУБД и используемых одним или несколькими приложениями. База данных организуется в соответствии со структурами данных, которые поддерживаются СУБД. В базе данных обеспечивается интеграция логически связанных общих данных, которые используются одним или несколькими приложениями. Данные хранятся и ней с минимальной избыточностью и запоминаются так, чтобы они были независимы от использующих их программ.

Система управления базами данных (СУБД) - это комплекс, представляющий собой систему программных и языковых средств, предназначенных для создания и ведения баз данных, а также для доступа к данным и их обработки.

Данные - это сведения о фактах, явлениях, событиях, процес­сах или предметах реального мира.

Приложение - это программа (ППП - комплекс программ), ис­пользуемая для решения определенной прикладной задачи.

Интеграция данных - это возможность представления БД как объединения нескольких отдельных файлов данных, полностью или частично не перекрывающихся.

Понятие общие данные подразумевает возможность исполь­зования отдельных областей данных несколькими различными приложениями и пользователями в одно и то же время для разных целей.

Независимость данных от программ предусматривает неиз­менную структуру данных при изменении существующих программ или использовании новых, в которых эти данные применяются.

Под избыточностью данных понимается их дублирование при хранении на машинных носителях информации. Проблема из­быточности обычно возникает в реляционных СУБД, данные в ко­торых хранятся в виде взаимосвязанных таблиц. Избыточность внутренне присуща реляционным СУБД; она необходима для связи таблиц между собой. Здесь речь идет об управляемой, или мини­мальной, избыточности.

Независимость данных от программ предусматривает неиз­менную структуру данных при изменении существующих программ или использовании новых, в которых эти данные применяются.

СУБД обеспечивает ведение и использование БД и является надстройкой над средствами управления данными операционной системы.

Ведение баз данных - это поддержание данных в БД в акту­альном состоянии, а именно:

• добавление данных;

• изменение данных;

• удаление данных.

Под управлением данными понимается:

• задание и коррекция структуры (схемы) БД;

• манипулирование данными.

7.4.1.2. Архитектура базы данных

Под архитектурой базы данных понимается многоуровневое описание предметной области. Большинство баз данных имеет архитектуру ANSI/SPARC, предложенную Исследовательской группой ANSI/SPARC Study group, которая была организована комитетом Standards Planning and Requirements Committee(SPARC) института American National Standards Institute on Computers and Processing (ANSI). В задачи группы входило определение того, нуждаются ли какие-то области технологии баз данных в стандартизации, и выработка набора рекомендаций по действиям в каждой из этих облас­тей. В работе над этими задачами группа определила общую архи­тектуру системы баз данных. Архитектурная терминология ANSI/SPARC получила широкое распространение.

Архитектура ANSI/SPARC включает три уровня (рис. 4.1): внешний уровень, концептуальный уровень, внутренний уровень.

На каждом архитектурном уровне предполагается использование той или иной модели данных⁵. На внешнем уровне таких моде лей может быть несколько. Общее описание базы данных называ­ется схемой базы данных, а указанные модели называются внеш­ней, концептуальной и внутренней схемой.

Внешний уровень

На внешнем уровне база данных представляется с точки зре­ния отдельных пользователей (или задач). Каждый пользователь представляет предметную область с точки зрения решения своих задач. Например, работника планового отдела будут интересовать планы выпуска продукции, а работника финансового отдела - оплата заказчиком отгруженного ему товара.

Концептуальный уровень

На концептуальном уровне производится представление всего содержимого базы данных. Например, оно может содержать дан­ные о заказчиках, договорах на поставку товаров, о поставляемых товарах, об оплате товаров, планы выпуска продукции и т.д. Кон­цептуальное представление получается путем объединения внеш­них представлений о содержимом базы данных. Оно представляет собой неформальное описание создаваемой базы данных, выпол­ненное с использованием естественного языка, математических формул, таблиц, графиков и других средств, понятных всем людям, работающим над проектированием базы данных.

Концептуальное представление определяется при помощи концептуальной схемы, которая представляет собой совокупность требований к данным со стороны всех пользователей (приложений) предметной области.

На концептуальном уровне представлены все сущности, све­дения о типах и значениях их атрибутов, связи и ограничения предметной области, семантика данных, средства обеспечения це­лостности данных⁶. Однако сведения об организации хранения данных в концептуальной схеме отсутствуют.

Внутренний уровень

Внутренний уровень является третьим уровнем архитектуры ANSI/SPARC. Внутреннее представление - это физическое пред­ставление всей базы данных в компьютере. Оно содержит описание структур данных и организации отдельных файлов, используемых для хранения данных в запоминающих устройствах, физическую последовательность хранимых записей и т.д.

Ниже внутреннего уровня находится физический уровень, ко­торый контролируется операционной системой под управлением СУБД.