Хранение информации. Базы и хранилища данных

Понятие баз данных

Предметная область, ПО - часть реального мира, подлежащая изучению с целью организации управления процессами и объектами для получения результата.

Предметная область может быть разделена (декомпозирована) на фрагменты: например, предприятие - это дирекция, плановые отделы, бухгалтерия, цеха, отделы маркетинга, логистики и продаж, клиенты, поставщики и т. д. Каждый фрагмент предметной области характеризуется множеством объектов и процессов, использующих объекты, а также множеством пользователей, характеризуемых различными взглядами на предметную область и данными, которые описывают указанные составляющие предметной области. Эти данные отражают динамичную внешнюю и внутреннюю среды предприятия, поэтому в специальных разделах информационной системы необходимо создавать динамически обновляемые модели отражения внешнего мира с использованием единого хранилища - базы данных.

Рис. 5. Общая схема базы данных

База данных, БД (Data Base) - структурированный организованный набор данных, объединенных в соответствии с некоторой выбранной моделью и описывающих характеристики какой-либо физической или виртуальной системы (рис. 5).

База данных является информационной моделью предметной области и к ней предъявляются требования адекватности (отражение основных свойств и характеристик процессов реализуемых в предметной области) и актуальности (обновление БД в соответствии с изменением состояния ПО).

База данных – это некоторая целевая модель предметной области (ПО), т.е. в базе данных находят отражение только те факты о ПО, которые необходимы для функционирования автоматизированной системы, в состав которой входит БД. При проектировании БД проектировщик должен выделить и описать эти ожидаемые факты, тем самым определяются границы ПО, затем необходимо выполнить интерпретацию описание этих фактов с помощью допустимых конкретной СУБД структур данных.

Предметная область БД определена, если известны существующие в ней объекты, их свойства и отношения. При проектировании БД начинают с предварительной структуризации предметной области: объекты реального мира подвергают классификации, фиксируют совокупность объектов, подлежащих отображению в БД. Для каждого типа объектов фиксируется совокупность свойств, посредством которых описываются конкретные объекты этого типа, виды отношений (взаимосвязей) между этими объектами. Затем решается вопрос о том, какая информация об этих объектах должна быть представлена в БД и как ее представить с помощью данных.

Сущность инфологического подхода к проектированию информационных систем заключается в установлении соответствия между состоянием ПО, его восприятием и представлением в БД.

В настоящее время при описании ПО данные представляются в виде трехуровневой схемы:

– Концептуальное (с точки зрения администратора БД);

– Внешнее (с точки зрения конечного пользователя и прикладного программиста);

– Внутреннее (с точки зрения системного программиста ).

Внешнее представление данных является совокупностью требований к данным некоторой конкретной задачи или программы. Оно определяет совокупность внешних представлений, соответствующих отдельным задачам и перекрывающих друг друга по некоторым данным.

С точки зрения конечного пользователя внешнее представление является совокупностью требований к данным, определенными функциональными спецификациями (реальными форматами) и отражает конкретные информационные потребности.

С точки зрения прикладного программиста внешнее представление заключается в наборе элементов данных и их взаимосвязи для обеспечения конкретной задачи.

Различия между этими представлениями:

– Для пользователя многие сведения определяются путем обработки данных в представлении системного программиста;

– Представления программиста могут содержать много дополнительной информации.

Концептуальное представление данных связано с отображением знаний о ПО. Структура данных на концептуальном уровне называется концептуальной схемой. Под концептуальным представлением понимается интегральное определение данных, которое основано на объединении всех внешних представлений для всей совокупности приложений. Другими словами, концептуальное представление данных является совокупностью всех требований к данным полученным из пользовательских внешних представлений. Существует и другой подход, по которому концептуальное представление формируется в результате непосредственного анализа ПО с учетом информационных потребностей пользователей.

Элементарными единицами концептуального представления являются:

– Элементы (объекты, предметы, процессы);

– Связи элементов;

– Свойства элементов.

Схема концептуального моделирования приведена на рис. 6.

В этой схеме предусмотрено построение концептуальной модели путем объединения информационного описания ПО (ПО-информации) и информационных требований прикладных программ (ПП-информация).

ПО-Информация отображает объекты, процессы и предметы реального мира как составные части ПО, их существенные свойства, а также взаимосвязи этих элементов. Эта информация не связана ни с конкретными приложениями, ни с конкретными способами обработки, а описывает естественные концептуальные связи всех данных в базе данных.

Пример ПО-информации:

v Описание элемента ПО:

Наименование - СТУДЕНТ

Количество 25

v Описание атрибутов элементов ПО:

Наименование - НОМЕР ЗАЧ. КНИЖКИ

Длина - 6 десятичных знаков

Диапазон изменения - 000001-999999

v Описание связей элементов ПО:

Наименование - УЧИТСЯ В

Определяемые элементы - СТУДЕНТ, ГРУППА

Количество - 25

Отображение - 1:1

 

 

Рис. 6. Общая схема концептуального моделирования

ПП-информация описывает данные и связи, используемые в приложениях. Она отображает требования конечных пользователей к обработке используемых текущих приложений и предполагаемые требования планируемых в будущем приложений.

Пример ПП-информации:

v Описание процесса:

Наименование - Экземпляр ведомости

Частота применения - 2 раза в год

Требуемые данные - СТУДЕНТ,

НОМЕР ЗАЧ. КНИЖКИ

ГРУППА

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

Объем данных - 25

v Оператор:

Наименование - найти

Критерий поиска - СТУДЕНТ

Кол-во поисковых

образов - все

Используемые

ассоциации - успеваемость

Внутреннее (физическое) представление выражает представление данных системными программистами и связано с организацией хранения данных на физических носителях информации.

Практически внутреннее представление интегрированная база данных.

Элементами внутреннего представления являются:

v Физические блоки;

v Хранимые записи;

v Указатели;

v Данные переполнения;

v Межблочные промежутки.