2. Основи організації автоматизованого банку даних

Автоматизований банк даних (АБД) – це система інформаційних, математичних, програмних, мовних, організаційних і технічних засобів, які необхідні для інтегрованого нагромадження, зберігання, актуалізації, пошуку і видачі даних.

Основними складовими компонентами АБД є база даних і система керування базою даних (СКБД).

База даних – це поіменована, структурована сукупність взаємопов'язаних даних, які характеризують окрему предметну область і перебувають під управлінням СКБД.

СКБД є програмно-логічним апаратом, який організує систему створення, оновлення і розв'язування основного компонента інтегрованої ІБ-системи баз даних. Крім цього, СКБД забезпечує вибірку даних із баз.

Крім БД і СКБД, до складу АБД входять мовні, технічні та організаційні засоби.

Мовні засоби потрібні для опису даних, організації спілкування та виконання процедур пошуку і різних перетворень з даними. У сучасних СКБД для спрощення процедур пошуку даних у БД передбачена мова запитів. Найпоширенішими мовами запитів є дві мови: SQL та QBE.

SQL (Structured English Query Language) – це структурована англійська мова запитів, яку було створено фірмою ІВМ в межах роботи над проектом побудови системи керування ре-ляційними БД на початку 70-х років XX ст.

Мова запитів QBE (Query By Example) – це реалізація запитів за зразком у вигляді таблиць. Для визначення запиту до БД користувач повинен заповнити таблицю QBE, яка надається системою, і визначити в ній критерій пошуку, вибору та перетворення даних.

До технічних засобів АБД належать процесори, пристрої вводу і виводу даних, запам'ятовувальні пристрої, модеми, канали зв'язку.

Організаційні засоби АБД охоплюють персонал, який пов'язаний із створенням і веденням БД, а також систему нормативно-технологічної та інструктивно-методичної документації з організації та експлуатації БД.

На сьогодні існують різні підходи до вирішення проблеми відображення предметної області, які відрізняються різною кількістю рівнів. Під предметною областю розуміють один чи кілька об'єктів управління (або певні їх частини), інформація яких моделюється за допомогою БД і використовується для розв'язування різних функціональних задач.

Вирішення проблеми багаторівневого представлення предметної області в базах даних розв'язується введенням трьох рівнів: зовнішнього, концептуального і внутрішнього (рис. 2).

Користувач 1

Користувач 2

…

Користувач n

ЗМ 1

ЗМ 2

…

ЗМ n

Концептуальна модель

Внутрішня модель

Рис. 2 Схема взаємовз’язку рівнів подання даних у БД

Зовнішня модель (ЗМ) – це частина множини структуро-ваних об'єктів предметної області, які становлять інтерес для окремого користувача. Кожному користувачеві відповідає певна зовнішня модель. Під час розробки зовнішньої моделі підприємства визначають сферу застосування та загальний зміст баз даних. Ця модель створюється як складова частина планування ІС для організації, але не для проектування конкретної бази даних. Зовнішня модель даних, як правило, показує об'єкти високого рівня в організації та зв'язки між ними в графічній формі.

Клієнт					Продукт
здійснюється	здійснює			призначений		має
Замовлення		містить			Черга замовлення
		міститься в

Рис. 3 Графічне представлення фрагмента БД “Продукти” в зовнішній моделі даних

Іноді для зручності проектування БД вводять допоміжний рівень (проміжний), який називають інфологічним (канонічним). Інфологічний рівень являє собою інформаційно-логічну модель предметної області, в якій виключена надмірність даних і відображені інформаційні особливості об'єкта управління без урахування особливостей і специфіки конкретної СКБД.

Концептуальна модель (логічна, даталогічна) є центральною. Вона відображає предметну область загалом. Дані можна використовувати, якщо вони відображені концептуальною моделлю – спеціальним способом структурованої моделі предметної області, яка відповідає особливостям і обмеженням вибраної СКБД. Існує лише одна концептуальна модель для бази даних, яка повинна задовольняти вимоги будь-якого користувача. Модель концептуального (логічного) рівня, яка підтримується засобами конкретної СКБД, іноді називають даталогічною. Залежно від типів моделей, які підтримуються засобами СКБД, розрізняють:

• ієрархічні моделі БД;

• сіткові моделі БД;

• реляційні моделі БД.

Найпоширенішими на сучасному ринку програмних продуктів є реляційні СКБД.

Отже, концептуальна модель:

• описує логічну структуру всієї бази даних;

• не залежить від конкретної СКБД;

• не вимагає докладної інформації фізичного проектування;

• наведена в схемах "об'єкт – зв'язок" (ЕК), метаданих (опису даних).

У внутрішній моделі БД відображається використовувана І технологія зберігання і доступу до даних. На внутрішньому (фізичному) рівні формується фізична модель БД, яка містить структури зберігання даних у пам'яті ЕОМ, включаючи опис форматів даних, порядок їх логічного чи фізичного упорядкування, розміщення за типами пристроїв, а також характеристики і шляхи доступу до даних.

При проектуванні фізичних БД необхідно:

• вибрати СКБД;

• вибрати пристрої пам'яті;

• визначити методи доступу;

• спроектувати файли та індекси;

• визначити стратегію оновлення БД.

Отже, внутрішня (фізична) модель БД:

• описує фізичну структуру всієї бази даних;

• конкретизує, як дані з концептуальної моделі зберігаються у вторинній пам'яті;

• специфікації включають структури фізичних файлів і даних, організацію збереження і структури індексів.

Від параметрів фізичної моделі залежать обсяг пам'яті ЕОМ і час реакції системи на запити при функціонуванні БД. Фізичні параметри БД можна змінювати під час її експлуатації (не змінюючи при цьому опису інших рівнів) з метою підвищення ефективності функціонування системи.

Структура файлів БД визначається на етапах інфологічного і логічного проектування, а формування структури – на етапі фізичного проектування БД.

Структура файлів – це поіменована сукупність логічно взаємозв'язаних атрибутів.