Концептуальные модели данных

Одними из основополагающих в концепции баз данных являются обобщенные категории «данные» и «модель данных». Понятие «данные» в концепции баз данных — это набор конкретных значений, параметров, характеризующих объект, условие, ситуацию или любые другие факторы. Данные не обладают определенной структурой, данные становятся информацией тогда, когда пользователь задает им определенную структуру, то есть осознает их смысловое содержание. Поэтому центральным понятием в области баз данных является понятие модели. Не существует однозначного определения этого термина, у разных авторов эта абстракция определяется с некоторыми различиями, но, тем не менее, можно выделить общее в этих определениях.

Напомним, что база данных – совокупность данных, структурированных определенным образом.

Структура базы данных воплощает структуру предметной области.

Модель–представление реальности, отражающее только избранные детали. В контексте баз данных модель данных – методы структурирования данных.

В соответствии с рассмотренной ранее трехуровневой архитектурой мы сталкиваемся с понятием модели данных по отношению к каждому уровню.

Ядром любой системы баз данных является концептуальная модель. На концептуальном уровне выполняется концептуальное проектирование, то есть создание концептуальной схемы базы данных. На этом этапе создаются подробные модели пользовательских представлений данных, затем они интегрируются в концептуальную модель, фиксирующую все элементы данных, которые будет содержать база данных.

Концептуальная модель разрабатывается после словесного описания предметной области. Эта модель должна включать такое формализованное описание предметной области, которое легко будет «читаться» не только специалистами по базам данных и оно не должно быть привязано к конкретной СУБД.

Выбор системы управления базой данных — это отдельная задача, для корректного ее решения необходимо иметь проект, который не привязан ни к какой конкретной СУБД.

Инфологическое проектирование, прежде всего, связано с попыткой представления семантики (смысла) предметной области в модели базы данных. Реляционная модель данных в силу своей простоты и лаконичности не позволяет отобразить семантику, то есть смысл предметной области.

Проблема представления семантики давно интересовала разработчиков, и в семидесятых годах было предложено несколько моделей данных, названных семантическими моделями. Семантическое моделирование представляет собой моделирование структуры данных, опираясь на смысл этих данных. К таким моделям можно отнести семантическую модель данных, предложенную Хаммером (Hammer) и Мак-Леоном (McLeon) в 1981 году, функциональную модель данных Шипмана (Shipman), также созданную в 1981 году, модель «сущность—связь», предложенную Питером Пин-Шэн Ченом (Chen) в 1976 году, и ряд других моделей. У всех моделей были свои положительные и отрицательные стороны, но испытание временем выдержала только последняя. В дальнейшем многими авторами были разработаны свои варианты подобных моделей (нотация Мартина, нотация IDEF1X, нотация Баркера и др.). Здесь в качестве инструмента семантического моделирования используются различные варианты диаграмм сущность-связь (ER - Entity-Relationship). В настоящий момент модель Чена стала фактическим стандартом при концептуальном моделировании баз данных. Общепринятым стало сокращенное название «ER-модель». Диаграммы «сущность-связь» исходят из одной идеи - рисунок всегда нагляднее текстового описания. Все такие диаграммы используют графическое изображение сущностей предметной области, их свойств (атрибутов), и взаимосвязей между сущностями.