Внешний уровень – это представление базы данных с точки зрения пользователей. Он описывает ту часть базы данных, которая относится к каждому пользователю. Внешний уровень состоит из нескольких различных внешних представлений базы данных. Каждый пользователь имеет дело с представлением «реального мира», выраженным в наиболее удобной для него форме. Внешнее представление содержит только те сущности, атрибуты и связи «реального мира», которые интересны пользователю. Другие сущности, атрибуты или связи, которые ему неинтересны, также могут быть представлены в базе данных, но пользователь может даже не подозревать об их существовании.

Рис. 1.2. Трехуровневая архитектура ANSI-SPARC.

Помимо этого, различные представления могут по-разному отображать одни и те же данные. Например, один пользователь может просматривать даты в формате (день, месяц, год), а другой – в формате (год, месяц, день). Некоторые представления могут включать производные или вычисляемые данные, которые не хранятся в базе данных как таковые, а создаются по мере надобности. Представления могут также включать комбинированные или производные данные из нескольких объектов.

Концептуальный уровень соответствует обобщающему представлению базы данных. Этот уровень описывает то, какие данные хранятся в базе данных, а также связи, существующие между ними. Являясь промежуточным уровнем в трехуровневой архитектуре, он содержит логическую структуру всей базы данных (с точки зрения администратора базы данных). Фактически это полное представление требований к данным со стороны предприятия, которое не зависит от любых соображений относительно способа их хранения. На концептуальном уровне представлены следующие компоненты:

– все сущности, их атрибуты и связи;

– накладываемые на данные ограничения;

– информация о смысловом содержании данных;

– информация о мерах обеспечения безопасности и поддержки целостности данных.

Концептуальный уровень поддерживает каждое внешнее представление, в том смысле, что любые доступные пользователю данные должны содержаться (или могут быть вычислены) на этом уровне. Однако этот уровень не содержит никаких сведений о методах хранения данных. Например, описание сущности должно содержать сведения о типах данных атрибутов (целочисленный, действительный или символьный) и их длине (количестве значащих цифр или максимальном количестве символов), но не должно включать сведений об организации хранения данных, например об объеме занятого пространства в байтах.

Внутренний уровень отражает физическое представление базы данных в компьютере, описывая, как информация хранится в базе данных. Он описывает физическую реализацию базы данных и предназначен для достижения оптимальной производительности и обеспечения экономного использования дискового пространства. Он содержит описание структур данных и организации отдельных файлов, используемых для хранения данных на запоминающих устройствах. На этом уровне осуществляется взаимодействие СУБД с методами доступа операционной системы (вспомогательными функциями хранения и извлечения записей данных) с целью размещения данных на запоминающих устройствах, создания индексов, извлечения данных и т. д. На внутреннем уровне хранится следующая информация:

– распределение дискового пространства для хранения данных и индексов;

– описание подробностей сохранения записей (с указанием реальных размеров сохраняемых элементов данных);

– сведения о размещении записей;

– сведения о сжатии данных и выбранных методах их шифрования.

Ниже внутреннего уровня находится физический уровень