Лекция 3_Концептуальное моделирование

Семантическое моделирование

Концептуальная модель и уровни абстракции моделирования

Семантическая (концептуальная) модель данных – это модель отображения предметной области в виде информационных объектов и связей между ними. Семантические модели обычно представлены в виде диаграмм.

Уровни абстракций моделей данных, применительно к этапам разработки БД

1

Семантическое моделирование

Инфологическая модель

Конкретный вид и содержание концептуальной (инфологической) модели

данных определяется выбранным для этого формальным аппаратом. Обычно используются графические нотации, подобные ER-диаграммам.

Состав КМ данных:

•описание информационных объектов или понятий предметной области и связей между ними;

•описание ограничений целостности, т.е. требований к допустимым значениям данных и к связям между ними.

КМ данных строится безотносительно к физической реализации БД, а также типу модели данных, поддерживаемому СУБД. Следовательно, она является наиболее стабильной среди всех моделей, показанных на предыдущем слайде. Поэтому к этой модели предъявляются следующие требования:

•адекватное отображение предметной области;

•полнота модели (модель должна содержать информацию, достаточную для создания БД);

•однозначность модели.

2

Семантическое моделирование

Даталогическая модель

Логическая (даталогическая) модель – это модель, ориентированная на реализацию БД заданного типа, т.е. это инфологическая модель, трансформированная с учетом требований и ограничений конкретного типа модели данных ( особенностей структур данных, возможностей по обеспечению целостности данных и т.д.).

Логическая модель отражает логические связи между элементами данных вне зависимости от их содержания и среды хранения.

Логическая модель данных может быть иерархической, сетевой, реляционной и т.п.

3

Семантическое моделиррование

Физическая модель данных

Физическая модель данных используется для привязки даталогической модели к среде хранения в конкретной СУБД для конкретной операционной среды.

Эта модель определяет используемые запоминающие устройства, способы расположения элементов данных в памяти, способы физической реализации логических отношений между элементами данных.

Модель физического уровня строится с учетом ограничений СУБД и операционной системы.

Дополнительные требования и ограничения к производительности, совместимости, масштабируемости могут оказать влияние на процесс трансформации и конечный вид физической модели данных.

P.S. Формально ФМ не является семантической моделью, т.к. императивна (т.е. детально описывает, как организованы структуры данных и ограничений в определенной СУБД и операционной среде).

4

Моделирование данных

Уровни абстракции моделей данных

Модель каждого последующего уровня строится на основе фиксированных характеристик моделей предшествующих уровней. Модели имеют разный

уровень абстракции.

Выделение моделей разных уровней абстракции позволяет:

•разделить сложный процесс отображения «предметная область – база данных» на несколько итеративных более простых отображений;

•обеспечить специализацию разработчиков баз данных; возможность работать разным категориям пользователей с моделью соответствующего уровня;

•предоставить возможность активного и конструктивного участия в разработке баз данных лицам, не имеющим профессиональных навыков в области обработки данных;

•создать предпосылки автоматизации проектирования баз данных путем формализованного перехода с одного уровня моделей на другой.

5

Моделирование данных

Моделирование и этапы проектирования БД

6

Моделирование данных

Модель «Сущность-Связь»

Одной из наиболее популярных семантических моделей данных является модель Сущность-Связь (Entity Relationship Model), часто ее называют кратко

ER-моделью.

На использовании разновидностей ER-модели основано большинство современных подходов к проектированию баз данных (главным образом, реляционных).

Модель была предложена Ченом (Chen) в 1976 г.

Моделирование предметной области базируется на использовании графических диаграмм, включающих небольшое число разнородных компонентов.

Существуют различные нотации ER-модели: Чена, Баркера, Мартина, IDEF1X и др.

7

Моделирование данных

Модель «Сущность-Связь»

Основные понятия модели «Cущность-Связь»

Сущность - это реальный или представляемый объект, информация о котором должна сохраняться и быть доступна. ​

​

Связь - это графически изображаемая ассоциация, устанавливаемая между сущностями. ​

​

Атрибутом сущности является любая деталь, которая служит для уточнения, идентификации, классификации, числовой характеристики или выражения состояния сущности. ​

​

Уникальным идентификатором (ключом) сущности является атрибут, комбинация атрибутов, комбинация связей или комбинация связей и атрибутов, уникально отличающая любой экземпляр сущности от других экземпляров сущности того же типа. ​

8

Моделирование данных

Модель «Сущность-Связь»*

Сущность * Для примеров здесь и далее (если не указано иное) рассматриваем нотацию Мартина, известную как «Crow's Foot» (воронья лапка)

9

Моделирование данных

Модель «Сущность-Связь»

Домен

10