Моделирование баз данных

Моделирование БД выполняется в соответствии с трехуровневой архитектурой СУБД, принятой в 1978 г. комитетом по стандартизации ANSI/SPARC (ANSI – Национальный институт стандартизации США; SPARC – Комитет планирования стандартов и меры). Трехуровневая архитектура СУБД включает в себя концептуальный, внутренний и внешний уровни.

Концептуальный уровень дает представление о логической схеме БД.

Внутренний уровень определяет физический вид БД. Он связан со способами хранения информации на физических устройствах. На этом уровне выбирают физические устройства для хранения данных, методы доступа к БД для извлечения и обновления информации, политику поддержания или повышения быстродействия системы.

Внешний уровень предназначен для отражения частной логической структуры данных для отдельного приложения (задачи) или пользователя. На этом уровне поддерживается санкционированный доступ к БД. На состав и структуру данных, доступных в приложении, наложены ограничения, а также заданы допустимые процедуры обработки этих данных.

Начальным этапом моделирования является разработка инфологической (информационно-логической) модели предметной области, основной особенностью которой является ее полная независимость от СУБД и физической среды хранения данных.

Инфологическая модель представляет собой обобщенное неформальное описание будущей БД. Это описание выполняется с использованием естественного языка, математических формул, таблиц, графиков и других, понятных проектировщикам, средств. Инфологическая модель является человеко-ориентированной.

Далее разрабатываются последовательно даталогическая (концептуальная), физическая и внешняя модели БД, которые ориентированы на конкретную СУБД и их трехуровневую архитектуру.

Даталогическая (концептуальная) модель соответствует концептуальному уровню архитектуры СУБД и представляет собой интегрированные концептуальные требования всех пользователей к БД в данной предметной области. Она состоит из множества экземпляров различных типов данных, структурированных в соответствии с требованиями конкретной СУБД к логической структуре БД. Даталогическая модель отражает логические связи между атрибутами объектов вне зависимости от их содержания и среды хранения и может быть реляционной, иерархической, сетевой, объектно-ориентированной и т.д. Даталогическую (концептуальную) модель еще называют схемой данных. Она отображается в физическую память, образуя физическую модель БД.

Физическая модель соответствует внутреннему уровню архитектуры СУБД и характеризует размещение БД на запоминающих устройствах, методы доступа к ним, технику формирования указателей, индексирования и другие средства поддержки связей между данными.

Внешняя модель соответствует внешнему уровню архитектуры СУБД и является подмножеством концептуальной модели (подсхемой БД). Она отображает ту часть БД, которая необходима конкретному пользователю. Возможно пересечение внешних моделей по данным. На рисунке 4.4 дан пример соотношения между концептуальной моделью и внешними моделями

Рис. 4.4. Соотношение концептуальной и внешней моделей

Инфологическая модель «сущность – связь»

Основными конструктивными элементами инфологических моделей являются сущности, атрибуты (их свойства), ключи и связи между сущностями.

Сущность – это любой объект, информацию о котором необходимо хранить в БД. Сущностями в экономических системах могут быть готовые изделия, сотрудники, поставщики, заказы, города, денежные средства и т.д.

Сущность имеет тип и экземпляры. Типом является название сущности, отличающее одну сущность от другой, например, ГОРОДА. Экземпляр представляет собой конкретное значение этой сущности, например, г. Полоцк Витебской области.

Атрибут – поименованная характеристика сущности. В реляционной таблице атрибуту соответствует поле. Имя атрибута для конкретной сущности должно быть уникальным, но может быть одинаковым для различного типа сущностей. Примерами атрибутов для сущности ГОРОДА могут быть: название города, код АМТС (автоматической междугородной или международной телефонной связи), административное значение (областной или районный центр), расстояние до ближайшей железнодорожной станции.

Атрибут сам может выступать в качестве сущности. Примером может служить сущность КОДЫ АМТС с атрибутами: код АМТС, название города, страна.

Ключ – набор атрибутов сущности, по значениям которых можно найти требуемый экземпляр сущности.

Связь – ассоциирование двух или более сущностей.