Уровни представления данных. СОД хранят и обрабатывают информацию об объектах реального мира. Некоторую совокупность информации, описывающую конкретный объект, называют логической записью или просто записью. Совокупность записей, охватывающих множество объектов определенного класса, называют информационным массивом. В реальном мире между объектами существуют определенные отношения и взаимосвязи, имеющие различную степень сложности. В процессе разработки в СОД эти отношения выявляются и отображаются путем структуризации записей и информационных массивов. Организация информационного массива, обеспечивающая определенные связи и отношения между данными, называется структурой данных. Любые манипуляции над данными в процессе их обработки на ЭВМ не должны разрушать структуру данных, поэтому ее необходимо все время поддерживать.
Существует 3 уровня представления данных: логический уровень,уровень хранения и физический уровень.
На логическом уровне работают с логическими структурами данных, отражающими реальные отношения между объектами и их характеристиками.
При разработке логических структур данных учитывается также информационная потребность пользователей системы и характер задач, для решения которых редназначена СОД. Единицей информации на этом уровне является логическая запись. Каждый объект, описываемый соответствующей логической записью, характеризуется определенными признаками, являющимися атрибутами записи.
На логическом уровне устанавливается перечень признаков, полностью характеризующий описываемый класс объектов. Совокупность признаков и их взаимосвязь определяют внутреннюю структуру логической записи.
Логическая структура данных должна исчерпывающе характеризовать объекты, сведения о которых обрабатываются СОД, адекватно отражать реальные отношения между объектами и их характеристиками, обеспечивать удовлетворение информационных потребностей пользователей системы и решение задач приложений.
На логическом уровне представления данных не учитывается техническое и математическое обеспечение системы (тип ЭВМ, типы памяти, язык программирования, операционная система).
На уровне хранения оперируют со структурами хранения ? представлениями логической структуры данных в памяти ЭВМ. Структура хранения должна полностью отображать логическую структуру данных и поддерживать ее в процессе функционирования СОД. Единицей информации на этом уровне также является логическая запись.
При разработке или выборе структуры хранения должны учитываться особенности организации памяти ЭВМ. При этом устанавливается тип и формат данных, определяется способ поддержания логической структуры[7].
Известны различные способы представления данных в оперативной памяти и на внешних носителях, причем одна и та же логическая структура данных может быть реализована в памяти ЭВМ различными структурами хранения. Каждая структура хранения предоставляет определенный способ доступа к данным и определенные возможности манипулирования данными. Структура хранения характеризуется объемом памяти, необходимым для размещения данных.
От выбора структуры хранения непосредственно зависит эффективность обработки данных. Правильно выбранная структура хранения обеспечивает минимальный расход машинной памяти, быстрый поиск нужных данных, возможность добавления новых и удаления устаревших записей без разрушения логической структуры, а также возможность корректировки записей.
Поддержание структуры хранения осуществляется программными средствами. Для реализации структуры хранения требуются определенные языки программирования, возможности которых следует учитывать при разработке или выборе структуры хранения.
На физическом уровне представления данных оперируют с физическими структурами данных. На этом уровне решается задача реализации структуры хранения непосредственно в конкретной памяти конкретной ЭВМ. Единицей информации на этом уровне является физическая запись, представляющая собой участок носителя, на котором размещается одна или несколько логических записей. При разработке структур памяти анализируются параметры конкретных технических средств: тип и объем памяти, способ адресации, методы и время доступа. На этом же уровне решаются задачи по организации обмена данными между оперативной и внешней памятью ЭВМ.
При разработке структур данных всех уровней должен обеспечиваться принцип независимости данных. Физическая независимость данных означает, что изменения в физическом расположении данных и в техническом обеспечении системы не должны отражаться на логических структурах и прикладных программах, т.е. не должны вызывать их изменений. Логическая независимость данных означает, что изменения в структурах хранения не должны вызывать изменений в логических структурах данных и в прикладных программах. Кроме того, изменения, вносимые в логические структуры данных в связи с появлением новых пользователей и новых запросов, не должны отражаться на прикладных программах других пользователей системы.
