00-00001 (Лекции по Основам ВТ), страница 5

Внутренняя модель — физмческая модель, специфицирующая размещение данных, методы доступа, технику индексации.

Логич. модель обуславливается требованиями к СУБД, поэтому при замене СУБД она также изменяется.

(схема №1)

Концеп. модель — требования отдельных юзеров. Логич. модель — версия концеп. модели, которая может обеспечивать СУБД. Внут. модель — физическая модель, учитывающая размещение данных, методы доступа, индексирование.

Словарь данных (СД).

СД — централизованное хранилище сведений об объектах, составляющих их элементов данных, взаимосвязями между объектами, их источниках, значениях, использованиях и форматах представления. Служит средством, которое представляет единообразную инф. обо всех ресурсах данных. СД — стандарт БД.

СД включает функции: 1) устанавливает связи с другими юзерами; 2) осущ. эффективное управление данными при изменении последних; 3) уменьшает избыточность и противоречивость данных; 4) определяет степень влияния изменений в элементах данных на всю БД; 5) централизованное управление элементами данных.

СД содержит сведения о других категориях данных (группы элементов данных, БД и перекрестные ссылки на элементы и группы данных). Отслеживает каждую программу, которая в каждый момент использует какие-то данные.

Требования к БД с точки зрения конкретного юзера: 1) должна удовлетворять актуаль. инф. потребностям; 2) должна работать в реальном времени производительности; 3) должна удовлетворять требованиям конечных юзеров; 4) должна легко расширяться при реорганизации и при расширении предметной области; 5) должна легко модифицироваться при изменении Hard & Soft Среды (адаптивность); 6) данные должны до их загрузки в БД проверяться на достоверность; 7) доступ к данным по приоритету.

БД как автоматизированная система.

БД как оперативная компонента включает два конструктивных элемента: 1) БД; 2) СУБД.

Процесс обработки данных СУБД не является очевидной задачей, так как включает в себя многоэтапность и мультизадачность в зависимости от постановки задачи.

Составляющие БД:

(схема №2)

Языковые средства БД.

(схема №3)

Языковые средства предназначены: 1) для общения юзеров разных классов с БД; 2) служат для описания различных компонентов БД, а иногда и внешних по отношению к банку элементов, находящихся с ними в взаимодействии, а также обращение к нужным частям БД.

Языки описания данных (ЯОД) классифицируют в зависимости от своего значения.

Схема — описания состава и логич. организации БД, а соответствующий язык — язык описания схем.

Подсхема — описание части БД, представляющей интерес для определенного юзера (различные приложения).

Язык описания хранимых данных — среда хранения БД и соответствующая отображаемой схемы в память и описанная на данном языке.

Кроме языковых средств, предназначенных для описания БД, в состав некоторых БД входят специальные языковые средства для описания внешних к БД инф-ных совокупностей (языки описания входной информации, языки описания выходных сообщений). Особое место в языках общения с БД занимают языки общения с БД. В зависимости от сосбенностей БД языковые средства, их синтаксические и семантические свойства, способы реализации, круг лиц, на который они ориентированны могут изменяться в широком диапазоне ( от языков программирования высокого уровня до языков, ориентированных на конечного юзера “псевдо-языки”). СУБД, требующие написания прикладных программ на универсальных языках программирования включают в свой состав языки манипулирования данными (ЯМД), которыми программист пользуется для организации передачи данных между его собственным процессом и БД. ЯМД является полным языком, он опирается на включающий язык (базовый язык программирования “входной язык”), то есть из различных программ, написанных на процедурных языках программирования. Для юзеров в БД разработаны специальные языки запросов. БД обеспечивает различные режимы работы с информационной системой. При общении с БД широко используется режим диалога, для поддержания которого предназначены языки ведения диалога (постоение сценариев, запросов и так далее).

Схема взаимодействия компонентов БД:

(схема №4)

Схемы, подсхемы и схемы хранения проектирования и описания на ЯОД в соответствии с методическими указаниями, приоритет (1). Эти описания переносятся на HDD, вводятся в систему (2) и переводятся в объект и загрузочные представления (3), которые хранятся в соответствующей библиотеке. После этого подготавливаются и вводятся в систему входные данные (4) и производится загрузка БД (5). Запросы БД формируются на языке общения с БД (6) и вводятся в систему (7). Выходом из БД (8) являются выходные данные в процессе запроса, диагностические сообщения о работе базы (сбои, отказы, устранение их). Архивы — сохранение и комплексный анализ предшествующих наработок, статистика общения с базой.

Архитектура БД с адаптивной моделью.

Модель данных отражает для юзера информационное содержание БД. Записи модели создаются на момент, когда они затребуются прикладной программой (чтение из БД и тд.). СУБД реализует отображение (прямое или обратное). Модель данных  Хранимая БД.

Модель представления хранимых данных — внут. модель БД.

Внешняя млдель  Концеп. модель  Внут. модель  Физическая модель.

Общая схема обмены информацией в БД:

(схема №5)

Уровни моделей.

В  БД отражается инф. об опреденной предметной области (часть реального мира, представляющая интерес для данного исследования и отражаемая в инф-онной системе). В автоматизированных инф. системах предметные области представляются моделями нескольких уровней.

(схема №6)

Даталогич. модель—модель данных логич. уровня, поддерживаемая средствами СУБД.

Эта модель престав собой отображение логических связей между элементами данных, строится с учетом ограничений конкретной СУБД. В БД предпологается интегрированное хранение данных, поэтому необходима соответствующая модель предметной области.

Инфологич. модель предметной области — описание предметной области, выполненное без орентации на используемые в дальнейшем программы и технические средства.

Для привязки даталогич. модели к среде хранения используется физическая модель. Модель каждого из последующих уровней строится на основе фиксированных характеристик моделей предыдущих уровней.

Выделение моделей: 1) разделить сложный процесс отображения предметной области БД на несколько более простых отображений; 2) обеспечить специализацию БД; 3) обеспечить предпосылки автоматизации.

Глобальные модели отображают точку зрения АБД. Локальные модели — взгляды различных юзеров. Концеп. модель обеспечивает интегрированное представление предметной области.

Роль подсхемы. Наличие подсхем в архитектуре современных СУБД имеет большое значение. При обращении к БД юзеру надо знать ее логич. структуру, наличие подсхемы защищает данные. Соответствие состава и структуры требованиям юзера увеличивает независимость программ от данных, обеспечивается возможность применения различных языков программирования.

Классификация БД.

БД являются сложными системами, объединяющими разнотипные компоненты и выполняющие различные функции. Классификация БД производится как с точки зрения системы в целом, так и по отдельным характеристикам подсистем в отдельности. По используемому языку общения юзера с БД различают системы с базовым языком (открытые системы) и с собственным языком (замкнутые системы).

В открытых системах для обращения к БД используется язык программирования, расширенный операторами ЯМД, что требует непосредственного знания языка при общении с БД. Основной целью на этом этапе  автоматизация процесса написания программ для общения с БД (автоматический синтез программ для общения с БД). Связи с применением открытых систем при большом разнообразии типов запросов эффективным является реализация не регламентированных по содержанию запросов. Системы с базовыми языками требуют от программиста знание логической структуры той части БД, к которой он имеет непосредственный доступ.

Замкнутые СУБД имеют собственные самостоятельные языки общения юзеров с БД. Они позволяют обходиться без прикладных программистов и обеспечивать непосредственное общение с БД в режиме вопрос - ответ или в диалоговом режиме. Жесткой границы между открытыми и замкнутыми системами не . В настоящее время в связи с широким развитием работ по автоматизации проектирования инф-ных систем с реализацией тенденции программирования без программистов все разработанные системы все больше наделяются свойствами замкнутых систем.

В зависимости от особеностей моделей поддерживаемых БД различают следующие системы: системы со структурированными, неструктурированными и частично структурированными БД. Системы со структурированной БД ориентированы на предварительную классификацию объектов реального мира на установление свойств и связей, которые будут фиксироваться в БД, а также на предварительное определение форматов для хранения данных. Структурированные БД называются также форматированными или БД с детерминированной схемой. БД с детерминированной схемой удается представить как массовые предсказуемые события в предметной области. В системах с неструктурированной БД совокупность видов свойств и видов взаимосвязей объекта с другими объектами определяется только в момент появления каждого реального объекта в поле знания СУБД.

Среди детерминированных систем в зависимости от типа модели данных, поддерживаемых БД различают: 1) иерархические БД; 2) сетевые БД; 3) реляционные БД.

Некоторые системы сочетают в себе особенности систем различных классов. Например, возможность связывания между собой деревьев делает структуру, ограниченной сетью в то время как идеология обработки данных и особенности использования языковых средств сохраняют черты, присущие иерархическим системам. Такие системы относятся к классу смешанных систем. Кроме того имеются системы, позволяющие поддержать одновременно несколько разнотипных моделей — мультимодельные системы.

Модели неструктурированных данных условно разделяются: 1) дескрипторные; 2) дескрипторные с грамматикой; 3) модели на семантических сетях; 4) фреймовые модели.

По числу поддерживаемых СУБД уровней моделей данных различают: 1) одно-уровневые системы; 2) двух-уровневые системы; 3) трех-уровневые системы.

То есть концептуальный, внешний и внутренний уровни. Несмотря на широкое использование этой концепции в теоритических исследованиях, на практике СУБД часто объединяют концептуальный и внутренний уровни представления, иногда может отсутствовать аппарат подсхем как внешний уровень. Однако имеются системы, поддерживающие более чем 3 уровня представления данных: 1) информационные (такие СУБД, которые позволяют организовать поиск, выдачу нужных данных из БД поддерживая их целостность, актуальность. Если в БД осуществляется кроме того иная обработка по получению информации, не хранящейся в явном виде в БД — операционные системы); 2) операционные системы (свойства операционности могут быть заложены в СУБД, например, могут обеспечиваться прикладными программами (модулями) общего или функционального назначения).

Классификация по сфере приминимости.

СУБД делятся: 1) универсальные (такие СУБД настраиваются на ту или иную предметную область путем создания соответствующей БД и прикладных программ); 2) проблемно-ориентированные системы.

Проблемная ориентация СУБД может быть обусловлена различными причинами: 1) особенностями использования языковых средств; 2) включение в СУБД процедур обработки данных, учитывающих предметную область.

Большинство СУБД являются универсальными с широким спектром применения.

По допустимым режимам работы различают системы с пакетной, местной и телеобработкой. Изначально многие СУБД обладали возможностью обеспечивать только пакетного режима работы.

По характеру хранимой информации выделяют БД для экономической, научно-технической, социально-политической, технологической и др. информации.

По способу организации обработки данных различают: 1) локализованные (достаточно 1 ЭВМ); 2) распределенные БД (БД реализуется на нескольких ЭВМ).

Распределенные БД (РБД).

Первоначально РБД отождествлялась с рапределенной БД по узлам сети, однако распределяться могут и другие компоненты БД, поэтому здесь используется понятие РБД, которое в процессе ипользования (ее компоненты) должны быть разделены только физически, но не логическом уровне. Логическая интеграция РБД означает, что вся РБД потенциально доступна из  узла. В системах с РБД кроме понятия “схема” вводится понятие “супер-схема” — описание РБД как логически целой информационной совокупности. В РБД функции АБД распределены между администратором интегрированной БД и администраторами локальных БД. ПО каждого узла сети кроме компонентов, используемых в локальных БД содержат 2 дополнительных компонента: средства управления связью, сетевую систему управления БД. С помощью сетевого компонента выявляются сведения о нахождении данных в системе, определяется, куда послать запрос на обработку.

Преимущества и недостатки РБД.

Преимущества: