Уровни представления данных в БД

В БД выделяют 5 уровней представления данных: уровень пользователя, внешний уровень, концептуальный уровень, уровень хранения и физический уровень. Два последних уровня часто рассматривают как единый уровень - внутренний.

Для каждого уровня характерно определенное представление данных и определенный перечень выполняемых функций.

Центральной частью БД является концептуальный уровень представления данных или концептуальная схема. Концептуальная схема (или схема БД) - это описание общей логической структуры данных.

Схема строится на основании изучения той предметной области, в которой будет использоваться БД. В процессе обследования предметной области выделяются объекты предметной области и свойства (характеристики) объектов. Объектом может быть человек, предмет, документ, процесс, явление т.п. Выявляются логические связи между объектами, существующие в предметной области. При этом учитывается круг задач, решаемых на БД, выявляются информационные потребности пользователей, т.е. определяются возможные запросы к БД. На данные, подлежащие хранению в БД, накладываются определенные ограничения, определяются операции, которые будут выполняться над данными. После этого определяется модель данных и строится схема БД. Т. о. концептуальная схема - это логическая структура данных, ограничения, накладываемые на данные и операции с данными.

Разработанная схема описывается на ЯОД (языке описания данных) той СУБД, которая будет использоваться. Описание БД на концептуальном уровне хранится в памяти машины наряду с самими данными и образует так называемые метаданные.

Схема, содержащая конкретные данные, называется экземпляром схемы или текущим состоянием БД. С течением времени текущее состояние меняется, но схема остается неизменной.

Так, например, табло в аэропорту можно рассматривать как схему данных. Данные на табло меняются, но схема табло остается неизменной.

С БД будут работать люди, имеющие разный уровень компьютерной подготовки, т.е. пользователи разных уровней.

Для пользователей - программистов, решающих конкретные прикладные задачи, разрабатывается внешний уровень представления данных или так называемые подсхемы. В каждую подсхему из схемы выделяется то подмножество данных, которое необходимо для решения задач данного пользователя. Такой пользователь имеет представление о схеме данных, знает, как построена его подсхема, может самостоятельно писать программы обработки данных. Но он не имеет доступа ко всей БД и не может изменять концептуальную схему БД. Работа с БД через подсхему - это эффективное средство защиты данных. В ряде СУБД есть специальные средства создания подсхем (view).

Для пользователей-непрограммистов разрабатывается уровень пользователя. Такой пользователь (кассир в ж/д кассе, банковский служащий) может ничего не знать о базах данных и программировании. Он знает лишь определенную совокупность действий или простейших команд, которые позволяют ему выполнять свою работу. Такой пользователь имеет доступ только к подсхеме. Для него разрабатывается специальный дружественный интерфейс, обеспечивающий простое и удобное взаимодействие с системой, - интерфейс пользователя-непрограммиста.

Внутренний уровень определяет способ размещения данных на внешних запоминающих устройствах.

СУБД построена таким образом, что изменения на внутреннем и концептуальном уровнях не влияют на работающие прикладные программы, т.е. обеспечивается независимость прикладных программ от хранимых данных.

Лицо или группа лиц, ответственных за всю БД в целом, за систему защиты и за все уровни представления данных называется Администратором Базы Данных (АБД).

4. Языки баз данных

Основная часть СУБД, используемая программистом, это Язык Данных (ЯД). Существует следующие основные типы ЯД:

ЯОД - язык описания данных,

ЯМД - язык манипулирования данными,

ЯЗ - язык запросов.

ЯОД обязательно есть в любой СУБД, на нем описывается схема БД.

ЯМД предназначен для доступа к данным и для выполнения манипуляций с данными: чтение или выборка данных, запись в БД, поиск, добавление, удаление, корректировка данных и т.п. (Операции добавления, удаления и корректировки данных называются операциями ведения БД). Различные СУБД содержат различные наборы операторов ЯМД и различные правила их использования.

ЯЗ - это совокупность средств, предназначенных для организации интерфейса пользователя-непрограммиста. Такой язык имеется не во всех СУБД и часто пользовательский интерфейс приходится разрабатывать АБД.