Модели представления данных. 
Трехуровневая архитектура базы данных

Модель данных — это совокупность взаимосвязанных структур данных и операций над ними. Каждая СУБД поддерживает один из возможных типов моделей данных — сетевую, иерархическую или реляционную.

Файловая модель данных.Первоначально при автоматизированной обработке данных использовалась файловая организация данных. В файловых системах реализуется модель, при которой внутримашинная база представляет собой совокупность независимых, не связанных между собой файлов из однотипных записей с линейной (одноуровневой) структурой. Файл в этих системах является множеством одинаковых по структуре экземпляров записей со значениями в отдельных полях. Такая организация данных имеет ряд недостатков: дублирование данных; жесткая связь данных и прикладных программ; ограниченный контроль данных; недостаточные возможности управления данными.

Иерархическая и сетевая модели данных. Такие модели являются совокупностью взаимосвязанных объектов и поддерживаются СУБД соответствующего типа. Связь двух объектов отражает их подчиненность. К типовым структурам данных в этих моделях относятся: элемент данных; агрегат данных; запись; база данных.

Элемент данных — это минимальная именованная структурная единица данных (аналог поля в файловых системах).

Агрегат данных — это именованное подмножество элементов данных или других агрегатов внутри записи. В агрегатах допускается множественный элемент, который содержит несколько значений элемента в одном экземпляре агрегата.

Запись в общем случае является составным агрегатом, который не входит в состав других агрегатов. Все множество экземпляров записи одинаковой структуры образует тип записи.

База данных — это совокупность взаимосвязанных конкретных объектов модели.

В иерархических моделях данных любой объект может подчиняться только одному объекту вышестоящего уровня. К достоинствам модели относятся: высокая скорость манипулирования данными и низкие затраты на реализацию БД. Недостатками модели являются отсутствие математической основы построения модели, невозможность представления любой предметной области моделью, сложность обновления БД.

В сетевых моделях данных любой объект может быть подчинен нескольким объектам. Достоинствами модели являются более высокий (по сравнению с иерархическими моделями) уровень полноты и равнозначности данных, сравнительно невысокие расходы на реализацию БД. К недостаткам модели можно отнести отсутствие математической теории ее построения, сложность обновления БД.

Реляционная модель данных основана на математическом понятии «отношение» и является совокупностью простейших двумерных таблиц-отношений (объектов модели). Связи между двумя логически связанными таблицами в реляционной модели устанавливаются по равенству значений одинаковых атрибутов таблиц-отношений.

Элементами структуры данных реляционной модели являются: таблица; столбец; строка; ключ. Таблица — это основной тип структуры данных реляционной модели. Столбец соответствует некоторому элементу данных и называется полем. Поле — это элементарная единица логической организации данных, которая соответствует отдельной неделимой единице информации — реквизиту.Логически завершенный набор значений полей образует строку или запись. Запись — это совокупность полей, соответствующих логически связанным реквизитам. Ключ является уникальным идентификатором (именем поля), который однозначно определяет запись и позволяет устранять избыточность и дублирование данных. Таким образом, реляционная БД является совокупностью простейших двумерных таблиц, состоящих из множества полей и записей. Каждое поле имеет имя, тип и свойства.

Между таблицами в реляционной БД устанавливаются логические связи, реализуемые за счет наличия одинаковых полей (ключей) в связываемых таблицах. Реляционная БД является совокупностью логически взаимосвязанных таблиц-отношений, отражающих некоторую предметную область.

Трехуровневая архитектура базы данных. Информационно-логическая модель (компоненты — структурные объекты и структурные связи между ними.