Логическое проектирование.

Логическое проектирование включает два этапа:

Первый этап.

1) составление списка всех полей (данных) для описания предметной области и их характеристик, в том числе, наименований, имен, типов, размеров полей;

2) установление логических связей между полями;

3) составление графа связей, образование групп полей, формирование записи, выделение ключей;

4) составление графического и словесного описания логической структуры данных;

5) описание логики взаимосвязи полей и содержания полей;

6) документирование в соответствии с принятыми соглашениями или ГОСТ.

В итоге получаем логическое представление данных.

Завершив первый этап логического проектирования, т.е. создав логическое описание, проводят уточнение структуры данных в зависимости от характера использования информации. На этом этапе логического структурирования выявляют (второй этап, этап уточнения):

1) периодичность и виды обработки информации и ее отдельных частей;

2) виды запросов к информации и возможность их разрешения,

3) вопросы безопасности, целостности, защиты, модифицируемости и другие возможные проблемы обработки информации.

Далее, проводится редактирование логической схемы, ее реструктирование, усовершенствование.

В развитых СУБД имеются средства автоматизированного логического проектирования, ведения словарей данных, моделирования запросов и обработки данных. В качестве инструмента проектирования структур данных могут использоваться также системы CASE (Computer Aided System Engineering) - автоматизированные системы структурного проектирования баз данных и ИС.

Физическое проектирование.

Физическое проектирование данных заключается в расширении логического представления данных такими характеристиками, как организация физического хранения, способы использования данных, расчетные величины объемов данных в системе и других параметров, необходимых для эффективной обработки данных.

Физическое проектирование включает:

1) выбор операционной среды и СУБД или системы программирования (СП);

2) определение носителя информации (тип устройства, МЛ, МД и т.п.);

3) метод доступа (последовательный, индексно-последовательный, прямой, виртуальный и другие);

4) физические характеристики (размер записи, блока и т.д.);

5) выбор системы адресации данных (индексирование, рандомизация и др.);

6) разбивка структуры данных по файлам (наборам данных);

7) способы обновления информации;

8) распределение информации в системе и ее взаимосвязи (распределенные базы данных и т.п.).

При физическом проектировании даются оценки:

- объема памяти для хранения и обработки данных;

- времени выполнения различных операций обработки и обслуживания данных;

- возможности модификации, расширения и развития структур данных.

При этом применяют средства моделирования данных.

Результатом физического проектирования является физическое представление данных (схема данных) в конкретной вычислительной системе и программной среде.

Способы организации и методы доступа к данным.

Известно несколько способов организации данных и методов доступа к ним:

1) последовательная организация (последовательный метод доступа);

2) индексно-последовательная (индекс - массив ключей с адресами записей);

3) прямая организация (существует адресная функция);

4) виртуальная организация данных;

5) библиотечная организация данных;

6) способы организации данных в системах управления базами данных.

Коротко рассмотрим эти способы и методы.

Последовательная организация, последовательный метод доступа - это такая организация данных и их обработки, когда все записи располагаются в строгой последовательности друг за другом и обработка данных проводится путем последовательного продвижения от одной записи к другой (следующей).

Для того чтобы добавить, удалить или заменить данные в последовательном файле необходимо переписать весь файл. Последовательная организация эффективна по памяти и при последовательной обработке данных.

Например, для магнитной ленты используется последовательная организация, а записи на ней располагаются друг за другом последовательно.

Для обозначения последовательного метода доступа в литературе используется аббревиатура SAM (Sequential Access Method).

Индексно-последовательная организация.

Индексно-последовательная организация - это совокупность последовательной организации данных и массива ключей с адресами записей, называемого индексом. Такая организация позволяет хранить и обрабатывать записи как последовательно, так и по ключу (произвольная выборка).

Для обозначения индексно-последовательного метода доступа в литературе используется аббревиатура ISAM (Indexed-Sequential Access Method).

Индексно-последовательная организация используется на магнитных дисках.

Общая схема индексно-последовательной организации следующая:

Индекс Массив данных

К люч	Адрес		Запись или блок записей
К люч	Адрес		Запись или блок записей

В индексно-последовательной организации могут использоваться несколько индексов (главный индекс, индекс цилиндров, индекс дорожек и т.д.), несколько уровней индексов.

Прямая организация.

Прямая организация - это такое расположение записей, при котором местоположение записи определяется по заданному алгоритму или адресной функции А(х)=f(х), где х - значение ключа.

Процесс определения адреса и места размещения записи по заданному адресу в памяти называют рандомизацией.

Аббревиатура - DDAM (Direct Data Access Method).

Виртуальный метод.

Виртуальный метод - это расположение данных в пространстве носителя, при котором взаимосвязь обеспечивается набором указателей (адресов) в сочетании с элементами последовательного расположения.

Метод VSAM (Virtual Storage Access Method) имеет некоторую аналогию с методом ISAM.

Библиотечная организация данных.

Библиотечный способ организации данных - это такое расположение информации, когда в пределах одного файла располагается несколько последовательных подфайлов, называемых разделами библиотеки и имеющих свои имена, и справочник библиотеки, называемый оглавлением библиотеки (или Directory), и который содержит имена разделов и их характеристики (размер, начало, конец раздела и т.д.).

Организация данных типа “база данных”.

Организация данных типа “база данных” - это совокупность методов ОС в сочетании с организацией данных и специализированными методами конкретной СУБД.