Информация об определенной предметной области представлена в
базе данных моделями нескольких уровней. По числу уровней в архитектуре
различают одноуровневые, двухуровневые, трехуровневые системы. На различных
уровнях архитектуры СУБД поддерживается разный уровень абстракции данных. В
настоящее время наиболее распространенной является предложенная американским
комитетом по стандартизации ANSI (American National Standards Institute)
трехуровневая система организации БД. При проектировании
баз данных выделяют три уровня: концептуальный, внутренний и внешний.

1. Уровень
внешних моделей — самый верхний уровень, где каждая модель имеет свое
«видение» данных. Этот уровень определяет точку зрения на БД отдельных
приложений. Каждое приложение видит и обрабатывает только те данные,
которые необходимы именно этому приложению. Например, система распределения
работ использует сведения о квалификации сотрудника, но ее не интересуют сведения
об окладе, домашнем адресе и телефоне сотрудника, и
наоборот, именно эти сведения используются в подсистеме отдела кадров.

2. Концептуальный
уровень — центральное управляющее звено. Здесь база данных
представлена в наиболее общем виде, который объединяет данные, используемые
всеми приложениями, работающими с данной базой данных. Фактически,
концептуальный уровень отражает обобщенную логическую модель предметной области, для которой создавалась
база данных. Как любая модель,
концептуальная модель отражает только существенные, с точки зрения обработки, особенности
объектов предметной области. Концептуальная модель является моделью логического
уровня и не зависит от особенностей используемой СУБД. Выделение концептуального уровня позволило
разработать аппарат централизованного
управления базой данных.

3. Физический
уровень — собственно данные, расположенные в файлах или в страничных
структурах, расположенных на внешних носителях информации. Физическое
представление БД относится к внутреннему уровню. Он описывает способы
организации данных на внешних носителях информации (в виде файловых или
страничных структур) и предназначен для достижения оптимальной
производительности и эффективности использования ресурсов вычислительной
системы. Описание физической структуры БД называется схемой хранения, а
соответствующий этап проектирования БД – физическим проектированием.

Проектирование базы данных состоит из двух основных фаз:
логического и физического моделирования. Во время фазы логического
моделирования разработчик собирает требования к разрабатываемой БД, составляет
описание предметной области и разрабатывает модель, не зависящую от конкретной
СУБД. Во время фазы физического моделирования разработчик создает модель,
оптимизированную для СУБД и конкретных приложений пользователей. В настоящее
время внутренний уровень практически полностью обеспечивается СУБД. Основной
акцент при проектировании БД переносится на создание модели концептуального
уровня. Такая архитектура позволяет обеспечивать логическую (между уровнями 1 и
2) и физическую (между уровнями 2 и 3) независимость при
работе с данными.

Логическая независимость
предполагает возможность изменения одного приложения без корректировки других
приложений, работающих с этой же базой данных, и реорганизации механизма доступа
к физическим данным.

Физическая
независимость предполагает возможность переноса хранимой информации
с одних носителей на другие при сохранении работоспособности всех
приложений, работающих с базой данных.