Средства реализации решения прикладных задач на компьютере.
Компьютерная среда и понятие модели данных
Отметим, прежде всего, что теперь речь идет об области, где объектом моделирования является не сама ПО, а данные о ней, систематизированные в виде модели данных (МД). В результате отображения ИМ ® МД создается некий идеальный образ ПО, который должен быть настроен на ту схему, на те возможности, которые предоставляют условия реализации модели в компьютерной среде.
Прежде, чем давать определение понятию модели данных, отметим некоторые коллизии терминологического характера, связанные с термином «модель данных».
Дело в том, что понятие «модель данных» употребляется в двух разных контекстах, отличающихся той ролью, которую играет модель данных в моделировании.
Во-первых, модель данных рассматривается как модель ПО, т.е. результат моделирования. И в ней должны быть учтены статические (структурные) и динамические (поведенческие) аспекты ПО. При такой трактовке понятия «модель данных» объектом моделирования, строго говоря, являются не данные вообще, а данные конкретной предметной области. В таком контексте правильнее говорить не о модели данных вообще, а о модели данных конкретной предметной области.
Во-вторых, модель данных часто рассматривается как совокупность инструментальных средств, как инструментальная среда, в которой происходит определение и разработка модели данных ПО как результата моделирования. Определение модели данных в таком контексте выглядит так:
Модель данных - это совокупность допустимых структур данных и операций над ними, поддерживаемая компьютерной средой для определения логической структуры данных и динамического моделирования состояний предметной области.
В определении понятия модели данных используется термин «допустимые». Речь идет о том, что реальный мир и его отображение в компьютерной среде находятся под влиянием некоторых ограничений (ограничений целостности), определяющих допустимые отношения между элементами структуры данных. Ограничения целостности либо присущи природе реальной действительности, либо связаны с отображением модельных представлений в компьютерной среде.
Итак, в определение модели данных в инструментальном смысле входят:
· определение типа структуры данных;
· определение множества операций;
· определение ограничений целостности.
В настоящее время в научной литературе термин «модель данных» чаще всего трактуется именно в инструментальном смысле.
Понятие модели данных играет важную роль в связи с использованием вычислительных машин для решения содержательных задач. Речь идет об отображении состояния и поведения моделируемого объекта в компьютерной среде.
Но с компьютером можно общаться на языке двоичных кодов, а можно, скажем, на языке программирования высокого уровня, а можно на языке, близком к естественному. Т.о. общение возможно на разных языках, отличающихся степенью абстракции. А это значит, что в среде компьютера в представлении данных можно выделить несколько, как минимум два уровня представления данных: логический и физический, и соответственно, как минимум два вида моделей данных.
Логический уровень - это уровень представления данных, ориентированный на человека.
Физический уровень - это уровень технических устройств обработки информации, связанный со способом размещения данных в среде хранения и с методами доступа к ним.
В связи с этим различают понятия:
· даталогическая модель данных - модель логического уровня;
· физическая (внутренняя) модель данных.
На физическом уровне каждая ЭВМ обладает относительно простой, но хорошо определенной моделью данных.
Модель данных физического уровня представления – это допустимые в ЭВМ форматы данных и состав элементарных операций, выполняемых над ними.
Модель данных физического уровня описывается при помощи структур данных бит, байт, слово, двойное слово и др. А состав операций задается системой команд конкретного компьютера.
С помощью простой модели данных можно построить более сложную модель. Эта идея лежит в основе использования языков программирования высокого уровня. Каждый язык программирования высокого уровня имеет свою собственную модель данных. Модель данных ЯВУ проектируется при разработке языка для повышения эффективности моделирования реальных ситуаций – объектов обработки на ЭВМ.
Модель данных ЯВУ соответствует логическому уровню представления данных.
Модель данных ЯВУ – совокупность допустимых логических структур данных и правил их обработки.
Модель данных ЯВУ определяет совокупность его операторов декларативного и процедурного типа, т.е. операторов описания структур данных и выполняемых операторов.
Понятие «модель данных» непосредственно связано с проблемой выбора языка реализации решения на компьютере.
Выбор инструментальных средств реализации решения задач является одной из важных задач этапа проектирования. При этом значение имеют не какие-то абстрактные, отвлеченные представления о том, какой язык лучше, какой инструмент эффективнее. Важно уметь идентифицировать свою задачу и уметь подобрать соответствующие ей инструментальные средства ее решения. Это могут быть языки программирования или, что чаще всего бывает, это могут быть высокоуровневые средства универсальных пакетов прикладных программ.
