Презентация, доклад на тему Лекция 2. Архитектура БД

спецдисциплин
Еремина И.И.

ГАПОУ "Камский строительный колледж имени Е.Н.Батенчука"

отделения логической структуры, как она понимается конечным пользователем, от физического представления, требуемого компьютерным оборудованием. Это суть философии структуры данных, представленной в модели ANSI/SPFRC.
Трехуровневая архитектура БД – это стандартная структура БД, состоящая из концептуального, внешнего и внутреннего уровней.

Оно включает анализ информационных потребностей пользователей и определение нужных им элементов данных. Результатом этого уровня является концептуальная схема, единое логическое описание всех элементов данных и отношений между ними.
Концептуальный уровень – структурный уровень БД, определяющий логическую схему БД.

Каждая пользовательская группа имеет свое представление данных в базе данных. Каждое такое представление имеет ориентированное на пользователя описание элементов данных и отношений между ними. Его можно напрямую вывести из концептуальной схемы. Совокупность всех таких пользовательских представлений данных и есть внешний уровень.
Внешний уровень – структурный уровень базы данных, определяющий пользовательские представления данных.

дисководы,
физические адреса,
индексы,
указатели и т.д.
За этот уровень отвечают проектировщики физической БД. Ни один пользователь не касается этого уровня.
Внутренний уровень – структурный уровень БД, определяющий физический вид БД.

областью называется часть реального мира, представляющая интерес для данного использования и отражаемая в информационной системе. В ОИС отражение предметной области представлено моделями нескольких уровней.
Информационная модель предметной области в БнД – это база данных (собственно хранимые данные о предметной области и ее описанием (схемой и схемой хранения).
Схема играет двойственную роль: с одной стороны, она является моделью базы данных, а с другой моделирует (косвенно) предметную область.

модель

в дальнейшем программные и технические средства, называется инфологической моделью предметной области.
Такой информацией являются ведения о классах объектов предметной области и их количеств в каждом классе, о фиксируемых свойствах этих объектов, о связях между ними, динамике их изменения.

даталогической моделью.
Эта модель представляет собой отображение логических связей между элементами данных безотносительно к их содержанию и среде хранения. Даталогическая модель строится с учетом ограничений конкретной СУБД. При построении даталогической модели учитываются особенности отображаемой предметной области. База данных предполагает интегрированное и взаимосвязанное хранение данных, поэтому для проектирования данной модели необходимо иметь соответствующее описание предметной области.

звеном между специалистами предметной области и администрацией БД в процессе проектирования БнД.
Для привязки даталогической модели к среде хранения используется физическая модель.

в памяти, способы физической реализации логических отношений между элементами данных.
Модель физического уровня (или внутреннего уровня) строится с учетом ограничений СУБД и операционной системы.
Модель каждого из последующих уровней строится на основе фиксированных характеристик моделей предшествующих уровней.

размещения данных во внешней памяти и созданная на их основе внутренняя (физическая) модель данных.
Внутренняя модель является средством отображения логической модели данных в физическую среду хранения.
В отличие от логических моделей физическая модель данных связана со способами организации данных на носителях, методами доступа к ним. Она указывает, каким образом размещаются записи в БД, как они упорядочиваются, как организуются связи, каким путем можно локализовать записи и осуществить их выборку.
Внутренняя модель разрабатывается средствами СУБД.

основными из которых являются:
сохранение семантики логической организации данных;
максимальная экономия внешней памяти;
минимальные затраты на ведение БД;
максимальное быстродействие при поиске и выборке данных (минимальное время ответа системы на запрос).
Любая логическая модель может быть отражена множеством внутренних моделей данных.
Задача разработчика банка данных – найти оптимальный вариант внутренней модели.

структуры и язык описания данных (ЯОД).
В простейшем случае структуру хранения данных можно представить в виде структуры записи файла БД, включающей поля записи, порядок их размещения, типы и длины полей. Для сокращения времени поиска данных кроме структуры хранения разрабатываются также поисковые структуры.
Структура хранения данных в основном предназначена для указания способа размещения записей и полей, поисковые структуры определяют способ быстрого нахождения этих записей. Поэтому можно выделить два принципа физической организации БД:
организация на основе структуры хранения данных;
организация, сочетающая структуру хранения данных с одной или несколькими поисковыми структурами.

БД и файлы поисковых структур. В персональных компьютерах эти файлы может быть последовательными (последовательного доступа) или прямыми (прямого доступа).
Типовые поисковые структуры:
линейные и цепные списки,
инвертированные и индексные файлы.

способ физической организации БД.
В отличие от остальных трех способов он не требует создания дополнительных файлов. В соответствии с этим способом файл БД рассматривается как последовательность невзаимосвязанных записей. Поиск любой из них выполняется путем вычисления адреса записи по некоторому алгоритму. По критерию «минимум памяти» это самый экономичный способ.
Однако по быстродействию он проигрывает остальным, поскольку необходимо затрачивать определенное машинное время на вычисление адресов.

записи которого имеют ссылки на другие записи, образуя ассоциативную организацию данных.
Средством связи (ссылкой) элементов списка являются указатели, встраиваемые в записи в виде дополнительных полей. Такой способ считывания можно назвать прямым ( в отличии от косвенных связей).
С помощью указателей устанавливается любой требуемый порядок выборки записей.

Поле, выделяемое для хранения указателя, называется адресом связи (АС). Чтобы войти в список, необходимо указать точку входа, т.е. адрес начала списка (АНС). Такой адрес хранится, как правило, в отдельной записи – фиксаторе (заголовке) списка (ФС).

ФС, то цепной список становится кольцевым (циклическим) списком, обеспечивающим возврат к фиксатору и, таким образом, возможность многократного просмотра этого списка либо перехода к другому списку. Добавление в запись еще одного указателя (второго поля АС) позволяет сделать список двунаправленным, читаемым как в прямом, так и в обратном направлении. В записи можно предусмотреть любое требуемое количество указателей k и, следовательно, иметь k вариантов выборки записей файла.

Табличный вид цепного списка

представления во внешней памяти ЭВМ сетевых моделей данных. В базе данных записи, как правило, упорядочены по одному из полей (основному ключу), что позволяет сократить перебор записей при чтении файла БД. Для уменьшения времени поиска данных по не ключевым полям создаются инвертированные файлы.
Инвертированным называется файл, записи которого упорядочены по не ключевому полю.
Процесс создания инвертированного файла состоит в переупорядочении исходного (основного) файла по значениям не ключевого поля, т.е. в получении копии основного файла с иным порядком следования записей.
Инвертирование основного файла будет полным, если созданы инвертированные файлы для каждого из его не ключевых полей, и частичным, если они созданы только для части не ключевых полей.

ФАМИЛИЯ, и инвертированного файла ИФ_ГОД, записи упорядочены по не ключевому полю ГОД основного файла

При вводе, например, запроса “найти сотрудников с годом рождения, меньшим 1970” поиск данных необходимо вести не в основном файле, где потребуется полный перебор записей, а в инвертированном файле, в котором для нашего примера достаточно прочитать две первые записи.

файла, т.е. файлы, содержащие вместо записей БД адреса этих записей. Такие файлы называются индексными файлами (индексами), они занимают малый объем памяти.
Каждая запись индекса содержит значение одного не ключевого поля и список адресов записей основного файла, в которых встречается указанное значение не ключевого поля. Файл БД, для обработки которого используется хотя бы один индекс, называется индексированным файлом. Построение индекса выполняется автоматически самой СУБД.
Поиск записей в БД с помощью индексов заключается в выборе индекса, соответствующего признаку поиска, поиске в индексе строки с заданным значением признака, выборке из этой строки списка адресов исходных записей и чтении этих записей в основном файле по указанным адресам методом прямого доступа.

Поисковая структура в БД – индексные файлы

И1

БД может включать один основной и несколько вспомогательных файлов. Состав БД в случае использования индексных файлов в качестве поисковой структуры можно представить выражением:
БД={ФБД, [ИФ1, ИФ2, ....ИФn]},
где ФБД – основной файл БД;
ИФj – индексный файл; j= 1,2, ....n;
n – количество индексных файлов, равное количеству атрибутов в ФБД или меньшее его.

уровня абстракции;
совокупность языковых и программных средств, облегчающих для пользователей выполнение всех операций, связанных с хранением и изменением данных;
совокупность взаимосвязанных данных, находящихся под управлением системы управления базой данных.

ОТВЕТ:

данных;
современной формой организации хранения и доступа к информации.

ОТВЕТ:

уровень
Концептуальный уровень
Все выше перечисленные варианты 
Физический уровень

данных на устройствах хранения информации
Наиболее близок к пользователю, описывает способ размещения данных на устройствах хранения информации 
Наиболее близок к пользователю, описывает обобщенное представление данных 
Наиболее близок к физическому, описывает способ размещения данных в логической структуре базы данных )  
Нет правильного ответа 

доступен
Предоставляет данные непосредственно для пользователя 
Дает обобщенное представление данных для множества пользователей 
Доступен только пользователю 
Доступен пользователю только для просмотра 
ОТВЕТ:

устройствах хранения информации 
Наиболее близок к пользователю, предоставляет возможность манипуляции данными в СУБД с помощью языка запросов или языка специального назначения  
Для множества пользователей, описывает обобщенное представление данных 
Наиболее близок к физическому, описывает способ размещения данных в логической структуре базы данных 
Нет правильного ответа 
ОТВЕТ:

устройствах хранения информации 
Наиболее близок к пользователю, описывает способ размещения данных на устройствах хранения информации 
Наиболее близок к пользователю, предоставляет возможность манипуляции с данными 
Переходный от внутреннего к внешнему, описывает обобщенное представление данных для множества пользователей 
Нет правильного ответа 

ОТВЕТ: