4)Система баз данных. Уровни абстракции в субд. Трехуровневая архитектура системы баз данных.

Понятие система баз данных используется как в широком, так и в узком смысле.

В широком смысле система баз данных понимается фактически как синоним понятия информационная система и включает в себя данные, аппаратное обеспечение, программное обеспечение и пользователей ^[1].

В узком смысле система баз данных понимается как СУБД с управляемой ею базой данных, возможно, уже наполненной.

Уровни абстракции СУБД.

Описание данных может выполняться на уровне абстракции реального мира, иметь отношение к предметной области, представлениям некоторых пользователей, представлению БД на физических носителях. Эти три уровня абстракции называются: концептуальным уровнем с концептуальной схемой, внешним уровнем с внешней схемой, внутренний уровень с внутренней схемой (физической). В этом представлении лишь физическая БД существует материально, а остальные - абстрактно и используются с работой с внешней БД. 1. Концептуальный уровень. Описание концепций моделью (схемой), которая содержит информацию о предметной области в абстрактной форме. Состоит она из множества концептуальных записей, которые включают в себя описание каждого объекта моделей. Таким образом, концептуальная модель - это представление общего содержания БД. Описывает только информационное содержание БД, не описывается структура данных и методы доступа к ним. Концептуальная модель не должна зависеть от особенностей конкретной СУБД. В концептуальной модели объединяются специфические требования информации, и она является связью между внешними схемами и внутренней. Внутренняя схема получается из концептуальной с помощью параметров конкретного объекта. Эти параметры могут со временем меняться и таким образом являться на внутреннюю схему. Концептуальная схема при этом остается прежней. 2. Внешний уровень. На этом уровне БД описывается внешней моделью. Внешняя модель является частным представлением БД. Поэтому она включает в себя классы объектов и связей, которые соответствуют группам пользователей. Например, в БД авиалинии можно выделить следующие внешние схемы: самолет, рейс, пилот, самолет-рейс, пилот-рейс. Внешняя модель БД описывается внешней схемой, которая включает описание всех типов внешних логических записей. Внешнюю схему можно рассматривать как подсхему концептуальной схемы, однако, это не означат, что внешняя схема должна быть точной копией концептуальной схемой, либо ее части, поскольку во внешней схеме могут появляться дополнительные связи. 3. Внутренний уровень БД. Внутренний уровень БД можно представить как совокупность наборов данных. Основными характеристиками набора данных является следующее: тип организации и метод доступа и формат внутренней записи. Отличительной особенностью БД является наличие в ней отношений между информационными объектами. Рассмотрим два основных типа реализации таких отношений. Последовательный список. Он реализует отношения для БД иерархической структуры. В этом случае один экземпляр набора и все экземпляры, подчиненные ему могут представляться в виде графа типа дерево. В памяти компьютера его можно представлять простым списком. В данном случае физическая последовательность экземпляров внутренней записи будет соответствовать их логической последовательности. Для хранения БД в этом случае могут использоваться наборы данных с последовательной организацией. Цепной список. Он реализует групповые отношения и может использоваться для хранения БД произвольной структуры. Реализуется с помощью указателей на следующий, на предыдущий. Последний элемент списка либо содержит признак конца цепи, либо указывает на экземпляр первой записи. Применимы и такие способы организации отношений, в которых могут сочетаться последовательный и цепной списки. Кроме указанных типов реализации отношений могут использоваться отношения, реализованные специальными таблицами, которые хранят всю необходимую информацию о структуре данных в БД. Способы доступа к данным. Они определяются возможностями конкретной СУБД и способами организации данных. Основные способы доступа: 1. последовательный 2. прямой доступ 3. доступ по структуре 4. прямой доступ посредством хешированного значения ключа 5. прямой доступ по значению ключа первичного и вторичного индексирования. Пример вторичного индексирования.