Тема 2.4.1 Этапы проектирования баз данных

Создание и внедрение в практику современных информационных систем автоматизированных баз данных выдвигает новые задачи проектирования, которые невозможно решать традиционными приемами и методами. Большое внимание необходимо уделять вопросам проектирования баз данных. От того, насколько успешно будет спроектирована база данных, зависит эффективность функционирования системы в целом, ее жизнеспособность и возможность расширения и дальнейшего развития. Поэтому вопрос проектирования баз данных выделяют как отдельное, самостоятельное направление работ при разработке информационных систем.

Процесс перехода от одного уровня абстракции в представлении данных называется процессом проектирования БД.

 

 

Рисунок 4.1 — Процессом проектирования БД

 

Проектирование баз данных — это итерационный, многоэтапный процесс принятия обоснованных решений в процессе анализа информационной модели предметной области, требований к данным со стороны прикладных программистов и пользователей, синтеза логических и физических структур данных, анализа и обоснования выбора программных и аппаратных средств. Этапы проектирования баз данных связаны с многоуровневой организацией данных. Рассматривая вопрос проектирования баз данных, будем придерживаться такого многоуровневого представления данных: внешнего, инфологического, логического (даталогического) и внутреннего.

Такое представление уровней данных не единственное. Существуют и другие варианты многоуровневого представления данных. Так, в соответствии с предложениями исследовательской группы по системам управления данными Американского национального института стандартов ANSI/X3/SPARC, а также CODASYL (Conference on Data Systems Languages), как правило, выделяется три уровня представления данных (рисунок 22):

- внешний (логический) уровень (с точки зрения конечного пользователя и прикладного программиста);

- концептуальный уровень (с точки зрения СУБД);

- внутренний (физический) уровень (с точки зрения системного программиста).

 

Рисунок 4.2 —Трехуровневая модель системы управления базой данных, предложенная ANSI

Концептуальный уровень — центральное управляющее звено, здесь база данных представлена в наиболее общем виде, который объединяет данные, используемые всеми приложениями, работающими с данной базой данных. Фактически концептуальный уровень отражает обобщенную модель предметной области (объектов реального мира), для которой создавалась база данных. Как любая модель, концептуальная модель отражает только существенные, с точки зрения обработки, особенности объектов реального мира.

Этот уровень построен с учетом специфики и особенностей конкретной СУБД. Этот уровень представления данных ориентирован больше на компьютерную обработку и на программистов, которые занимаются ее разработкой. На этом уровне формируется концептуальная модель данных, то есть специальным способом структурированная модель предметной области, которая отвечает особенностям и ограничениям выбранной СУБД. Модель логического уровня, поддерживаемую средствами конкретной СУБД, называют еще даталогической.

Концептуальная схема может иметь большую или меньшую степень формализации. Например, в качестве МД можно взять предложение естественного языка. Тогда концептуальная схема будет представлять из себя текст описания предметной области. Для БД научных исследований такая концептуальная схема не является эффективной, так как допускает неопределенность в толковании тех или иных данных и связей между ними. В научных исследованиях используются только такие модели данных, которые четко формализуют понятие данных и допускают только однозначное толкование.

Концептуальная схема дает адекватное описание предметной области в терминах выбранной МД. КС является результатом учета различных пользовательских интересов по отношению к предметной области и при этом абстрагируется от конкретной вычислительной среды ее реализации.

С точки зрения конкретного пользователя в общем случае КС является избыточной. В то же время конкретного пользователя может интересовать определенные совокупности данных, которые по частям входят в состав КС, но в ее рамках не имеют единого абстрактного понятия, связывающего их. В связи с этим у конкретного пользователя возникает свой специфический взгляд на КС, который выражается в понятии внешней схемы.

Выделенную и возможно преобразованную часть КС, непосредственно ориентированную на применение, называют внешней схемой (ВС).

На одной КС можно построить совокупность внешних схем.

Пример:

В КС входит понятие “Датчик с именем”

 

 

Рисунок 4.4 — Концептуальная схема

 

 

                            

Рисунок 4.5 — Процесс построения модели данных

Между внешней и концептуальной моделями должно быть реализовано необходимое отображение, т.к. инфологическая и даталогическая модели отображают модель одной предметной области и зависимы между собой. Инфологическая модель может легко трансформироваться в даталогическую модель.