Базой данных называют конкретный экземпляр организованной системы данных в совокупности со специфическими методами ее хранения и обработки. В современном представлении задачей базы данных является поддержание всего массива данных в работоспособном состоянии (безотносительно содержательной интерпретации этих данных). База данных должна размещать вновь вводимые данные, уметь их находить и при необходимости модифицировать, а также производить типовые операции по агрегированию данных. Информационная система в дополнение к этому предоставляет визуальный и информационный интерфейс для поддержки рабочего места пользователя. Пользуясь этим интерфейсом, информационная система преобразует запросы пользователя в те типовые операции, которые умеет выполнять база данных. Такова в общих словах схема взаимодействия информационной системы и базы данных.
Принято различать два класса информационных систем – документальные и фактографические системы.
К документальным информационным системам относятся системы, в которых единицей информации служит сложный объект, содержащий плохо структурированную информацию. Это может быть текст на естественном языке, фильм, музыкальное произведение. Существующие документальные системы хранят библиографические описания публикаций, полные тексты журнальных статей, монографии, научные отчеты, диссертации, законодательные акты и т.д. В широком смысле документальной системой является все пространство Интернета.
Фактографические информационные системы оперируют фактами, представленными с помощью данных, структурированных различными способами. Элементарные числовые или текстовые значения. Объединяются в таких системах в наборы, массивы таблицы, графы или другие сложные объекты. В настоящее время термин «Базы данных» закрепился именно за фактографическими системами.
Предметной областью информационной системы называется динамическая информационная модель, которая служит для информационного отображения объекта управления ИС. Предметная область состоит из сложно организованного набора данных, как правило, очень большого объема, которые характеризуют объект управления. Действия над данными соответствуют содержательным процедурам управления. Под динамической моделью понимается модель, быстро изменяющаяся во времени. В ней отображаются изменения, происходящие в предметной области. Информационная система, поддерживающая такие модели, должна обладать памятью, позволяющей ей сохранять не только сведения о текущем состоянии предметной области, но и в некоторых случаях предысторию предметной области.
Составляющие предметной области отражают те объекты реальности или их компоненты, манипулирование которыми составляет процесс управления: товары, продаваемые фирмой, сотрудников фирмы, клиентов фирмы. Объекты управления описываются свойствами, такими, как имя, фамилия, цена, год выпуска и т.д.
Объекты предметной области могут группироваться, образуя классы, имеющие различный содержательный смысл. Например, класс сотрудников фирмы и класс клиентов фирмы описываются разными реквизитами. Отдельные объекты или их группы могут быть связаны различными смысловыми связями, например, преподаватели связаны со студентами и дисциплинами тройной связью «преподаватель Иванов преподает студенту Петрову информатику». Похожее утверждение, имеющее другой смысл, содержится во фразе «студентам 1-го курса преподают информатику».
Для того чтобы база данных могла адекватно оперировать с данными, не принимая во внимание смысл отдельных значений и связей данных, в теории баз данных предлагаются различные модели баз данных.Например, модель данных должна отражать те нюансы, которые содержатся в приведенных выше примерах. Различают интенсиональную модель,которая характеризует те свойства предметной области, которые не зависят от времени, и экстенсиональную модель, которая описывает конкретные особенности объектов. Интенсиональная и экстенсиональная модели предметной области представляют предметную область на разных уровнях абстракции. Например, выделение в предметной области классов преподавателей, студентов, дисциплин есть элемент интенсиональной модели, а утверждение «студент Петров учится в 101 группе» относится к экстенсиональной модели.
Реальное описание предметной области обычно удовлетворяет некоторым правилам, которые ограничивают возможные значения реквизитов или наличие определенных связей. Например, продать можно только товар, который имеется на складе, а дата намечаемой сделки не может быть ранее текущей даты. Ограничение для класса объектов может задавать, например, максимально допустимое количество экземпляров данного класса.
Такие ограничения называются ограничениями целостности. Ограничения целостности, заданные для класса объектов, имеют силу для всех экземпляров этого класса. Ограничения целостности могут быть неявными, например, тот факт, что в древовидной структуре у каждой ее вершины, кроме корня, имеется единственная родительская вершина. Ограничения целостности являются свойствами предметной области, неизменными во времени, и они являются составной частью ее интенсиональной модели.