Shahriar Pirnia pirnia

Shahriar Pirnia :// . .http www pirnia net

Databaseگاه داده هایپا

جلسات اول و دومرئوس مطالب Storage and Retrieval) اطالعاتیابیره و بازی ذخیستمهایر تحول سیس (1

Systems)

شه انسان به اطالعاتیاز همی : نمقدمه (1-1

اطالعاتیابیره و بازیستم ذخی سفیتعر (2-1

یابیره و بازیستم واسط ذخی سفیتعر( 3-1

اطالعاتیابیره و بازیستم ذخیسک یل دهنده ی( عناصر تشک4-1

(Hardware) سخت افزار -

(Software) نرم افزار-

(User) كاربر -

(Data) داده-

داده و اطالعفیتعر( 5-1

ستم واسطی سی تکنولوژینسلها بر ی( مرور6-1

( Database )گاه داده هایپا (2

فی( تعر1-2

فی( شرح کلمات مورد استفاده در تعر2-2

( Integrated Data )کپارچهی یداده ها -

( Redundancy )یافزونگ -

( Data Structure )ساختار داده ها -

گاه داده یف پای درک تعری برایک مثال مقدماتی( 3-2

( Data Inconsistency ) داده هایناسازگار فیتعر-

(Propagating Updates ) منتشر شوندهیبروز رسان فیتعر-

( Data Independence )یاستقالل داده ا فیتعر-

گاه داده هایط پای محیعناصر اصل (3

(Hardware) سخت افزار( 1-3

(Softwareنرم افزار )( 2-3

(User) کاربر ( 3-3

(Data) داده ( 4-3

(Storage and Real-time Systems) سیر تحول سیستمهای ذخیره و بازیابی اطالعات (1

مقدمه : نیاز همیشه انسان به اطالعات :( 1-1

نیاز همیشه انسان به اطالعات– 1شكل

: سیر تحول رسانه ذخیره سازی-

لوحهای سنگی، گلی ، چوبی، پوستی-

: سیستمهای دستی برای ثبت اسناد و مدارك “دفتر داری” ، “داده داری” ، “ بایگانی” دفترهای كاغذ -مختلفی ایجاد شد.

( Tapes) نوارهای مغناطیسی-

RAIDS، دیسكها -

اطالعات یابیباز

انسانشه ی هم

ازمند بهیناطالعاتپردازش

اطالعاتد یتول

اطالعاتیره سازیذخ

:(Storage and Retrieval System) سیستم ذخیره و بازیابی اطالعات تعریف (2-1

و در ذخیره مورد نظرش را اطالعات گفته می شود كه به انسان امكان می دهد تا سیستمیبه هر كند و با تولید اطالعات جدید بر شناختش از محیط عملیاتی اش بیفزاید .بازیابیصورت نیاز

انواع سیستم ذخیره و بازیابی اطالعات -

(Manual) دستیسیستم-

(Automatic) اتوماتیزهسیستم -

در دستیسیستم -

(Insert) اطالعات درج -

(Update) اطالعات تغییر -

(Retrieval) اطالعات بازیابی -

دچار مشكل است .

)كامپیوتری(سیستم ذخیره و بازیابی اتوماتیك - یابیره و بازیستم واسط ذخی سفیتعر( 3-1

است . در این بحث این بخش نرم افزاری سیستم ، كه خود نوعی سیستم نرم افزاریخش اصلی این سیستم ب می گوییم .سیستم واسط ذخیره و بازیابی اطالعاتاست را

انسان برنامه ساز

: سیستم ذخیره و بازیابی اطالعات2شكل

: شامل داده های ذخیره شده روی رسانه ها و خود رسانه ها می باشد .حیط فیزیكی ذخیره سازی اطالعاتم-

انسان

: سیستم ذخیره و بازیابی اطالعات3شكل

یکیزیط فیمح یره سازیذخ

اطالعات

ستم عاملیس

ستم واسطیس

ستم واسط یس یابیره و بازیذخ

اطالعات

یکیزیط فیمح یره سازیذخ

اطالعات

امکان تماس

: اطالعاتیابیره و بازیستم ذخیسک یل دهنده ی( عناطر تشک4-1

(Hardware) سخت افزار -

(Software) نرم افزار-

(User) كاربر -

(Data) داده-

(Hardware)سخت افزار -

(( گفته می شود و رسانه های ذخیره سازیشامل : ملزومات و امكاناتی كه به اصطالح )).همچنین خود كامپیوتر

:(Software)نرم افزار -

) تهیه كنندگان نرم افزارهای سیستمی (نرم افزار خود سیستم واسط -

) كاربران با مهارتهای برنامه سازی (نرم افزار تماس با سیستم واسط-

از جمله نرم افزارهایی كه شامل : مجموعه ای از واحدهای نرم افزاری كه تماس انسان با سیستم را تسهیل و تسریع می نمایند .نرم افزار خدماتی- …فرمهای ورود و تغییر اطالعات و گزارشات و

می باشند .

ن اطالعیتکو

ذهن انسان

یریم گیتصم

اتیعمل

ن داده مسئله و اطالعیبارتباط : 4شکل

مسئله داده

: (User)كاربر - خود انواعی دارد و طیفی از كاربران با مهارت برنامه سازی تا كاربران فاقد مهارت -

برنامه سازی را در بر می گیرد.

مروری بر نسلهای تكنولوژی سیستم واسط -

( : نسل بدون سیستم واسط1948 - 1957 )نسل اول

(Access Methods)( : نسل شیوه های دستیابی 1958- 1966 )نسل دوم

Data Management)( : نسل سیستم مدیریت داده ها 1967- 1973 )نسل سومSystem)

Database)( : نسل سیستم مدیریت پایگاه داده ها 1974- 1980)نسل چهارم Management System)

(Knowledge Bases)( : نسل بانكهای معرفت 1981- )تاكنون نسل پنجم

:نسل بدون نرم افزار واسط( : 1948-1957) نسل اول-

بود .نواررسانه ذخیره سازی معموال -

ساده .ترتیبینسل فایل های -

روی رسانه درج می شوند .ترتیب ورودركوردها به -

را بر عهده دارد .ورودی و خروجینرم افزار ابتدایی عملیات -

در رسانه های ذخیره سازی یا ساختار فایل منطقی ) فیزیكی ( سبب تغییر در تغییرهرگونه- برنامه ایجاد كننده و پردازشگر فایل می شود .

است .(batch) پردازش دسته ایتنها روش پردازش فایلها ، -

از یك فایل نگهداری می شود .نسخه های متعددی-

برای مدیریت نرم افزار واسطینرم افزار تنها عملیات ورودی / خروجی را انجام می دهد و - .نداردپردازش فایلها وجود

است . ) در برنامه كاربر ( كاربر طراحی ساختار فیزیكی فایلها بر عهده-

طراحی و سازماندهی می شوند .كاربرد خاصیداده ها برای -

نادر است ) اشتراك داده ها مطرح نیست ( .چندین كاربرداستفاده از یك داده در -

در ذخیره سازی داده ها در باالترین حد است .تكرار -

( :Access Methods)( 1958- 1966: نسل شیوه های دستیابی ) نسل دوم-

ها بوجود آمدند .Disk دستیابی مستقیمرسانه های با -

ایجاد شدند .شیوه های دستیابی نرم افزارهایی به نام -

است كه به جنبه های فیزیكی محیط ذخیره سازی و نرم افزاری : (AM) شیوه دستیابی تعریف نیازی به پرداختن به برنامه كاربرپردازد ، به نحوی كه دیگر می عملیات در این محیط این جنبه ها را ندارد .

در سخت افزار ذخیره سازی و طرح نشست فیزیكی فایلها تغییراتبرنامه های كاربردی در قبال- روی رسانه مصونیت یافتند .

مفهوم فایل منطقی ) دید كاربر از ركوردهای ذخیره شده ( از مفهوم فایل فیزیكی ) آنگونه كه - شد . متمایزركورده روی رسانه ذخیره می شوند (

) نه فیلدها ( بوجود آمد .ركوردها امكان دستیابی ترتیبی و مستقیم به -

بوجود آمد .(Real-time) و محیطهای بالدرنگ (Online) پردازش در محیطهای بر خط -

.مستقل نیست برنامه كاربردی هنوز از محیط فیزیكی -

دهده ها ابتدایی هستند .ایمنی و حفاظت روشهای تامین -

طراحی می شوند )اشتراك داده ها وجود ندارد( .كاربردهای خاص داده ها همچنان برای -

هنوز در حد نسبتا باالیی وجود دارد .تكرار ذخیره سازی -

.ندارد وجود مدیریت داده ها نرم افزاری برای -

( :AM)مثالهایی از

VSAM : Virtual Storage Access Method

ISAM : Indexed Sequential Access Method

Btrieve and now Pervasive. SQL : www.pervasive.com

( Data Management System)( 1967-1973: نسل سیستم مدیریت داده ها ) نسل سوم

(DMS):

، واسط است بین برنامه های كاربران سیستم مدیریت داده هانرم افزاری نسبتا پیچیده بنام - و محیط فیزیكی ذخیره سازی .

بهره برداری كنند .مشترك فایلهای منطقی متعددی می توانند از داده های فیزیكی -

ذخیره سازی كاهش می یابد . تكرار میزان-

در كاربردهای متنوع بكار می روند .داده های مشترك -

امكان پذیر است . فیلد نشانی دهی داده ها در سطح -

Databse Management)( 1974-1980: نسل سیستم مدیریت پایگاه داده ها ) نسل چهارم-

System )(DBMS):

بود .ذخیره و بازیابی اطالعاتنسل جهش در تكنولوژی -

برنامه های كاربردی از جنبه ها و خصوصیات محیط فیزیكی ذخیره سازی كه مستقل شدن - می نامند .(Physical Data Independence)آن را اصطالحا استقالل داده فیزیكی

واسط بین برنامه های سیستم مدیریت پایگاه داده ها نرم افزار پیچیده و جامع موسوم به -كاربران و محیط داخلی فیزیكی ذخیره سازی است .

به عنوان مهمترین سرمایه های سازمان مطرح شدند .داده ها -

مطرح شدند .(Security and Availability) داده ها دسترس پذیری داده ها و ایمنی -

( :1981-نسل بانكهای معرفت و شی گرا )تاكنون نسل پنجم

-Knowledge bases

-Object oriented databases

-Object relational database

:(Data) داده -

شناختها ومعلومات ، مفاهیم ، پدیده ها ، واقعیات : عبارت است از نمایش ANSI تعریف- توسط انسان پردازش ، تفسیر یا ارتباطبه گونه ای صوری و مناسب برای برقراری

یا امكانات خودكار .

: معنایی است كه انسان به داده منتسب می كند . در واقع (Information) اطالع فیتعر- هنگامی كه داده در یك موقعیت مشخص و در یك بستر خاص و برای حل یك مشكل

مشخص مورد تفسیر و ارزیابی قرار گیرد ، اطالع حاصل می شود .

ارتباط دهندگی و دارای خاصیت اطالعداده صرفا جنبه نمایش دهندگی دارد ، در حالیكه - است . داده باید در معرض تفسیری هوشمندانه قرار گیرد تا اطالع انتقال دهندگی

عاید شود و انسان از اطالع كه حامل معنا ، مفهوم و شناخت است در حل مسائل )تصمیم گیری( استفاده می كند .

( :Database)پایگاه داده ها - 2

یكپارچه است از داده های ذخیره شده ، بطور مجموعه ای : پایگاه داده ها تعریف- (integrated حتی االمكان بدون ، )افزونگی( Redundancy با افزونگی كنترل( )

بطور صوری( مشخص ، تعریف شده DSشده( ، مبتنی بر یك ساختار داده ای )(Formal تحت ، )مدیریت متمركز( Centralized Management مورد استفاده ) یك

.اشتراكی و همزمان ، بطور یا چند كاربر

از فایلهای داده اتحادی ( : یعنی یك داده های یكپارچه( )Integrated Dataمنظور از )- بودند ، بطوریكه هر گونهمجزا و متمایزای كه در غیر این صورت فایلهای داده ای

میان آن فایلها تماما یا تا حدودی حذف شده است .افزونگی

( :تعریفمثال مقدماتی )صرفا درک بهتر

محیط عملیاتی دانشگاه: زیر محیطها شامل:

خاص دارد.نیازهای اطالعاتیهر زیر محیط مجموعه

اطالعات پرسنلی، اطالعات حقوق و دستمزد مثال: کارمندان، اطالعات امور دانشجویان، اطالعات

خوابگاه ها، اطالعات تیمها و سالن هه و رشته های ورزشی، ...

اداره ت

بهداش

ره ادا

شوز

آم

اداره امور ییدانشجو یاداره امور مال

...

سازمان ورزش

: سیستم حقوق و دستمزد، Application Programs مجموعه مجموعه نیازهای اطالعاتیسیستم پرسنلی، سیستم اطالعات دانشجویی، ...

این محیط عملیاتی وجود دارد:سیستم اتوماتیزهدو مشی کلی برای ایجاد

)Non database policy( مشی فایلینگ )کالسیک()غیر بانکی( -

)Database policy( مشی بانکی -

مشی فایلینگ :

قرار می گیرند.مطالعه و تجزیه و تحلیل بطور جداگانه مورد زیر محیطهاهر یک از -

طراحی تعدادی فایل -

ها که AP و برنامه فایل پرداز یا یک مجموعه ازفایلتولید تعدادی برنامه ایجاد کننده - عات ایجاد شود. النهایتا محیط ذخیره و بازیابی اط

Fsط ی محیلهایفا خاص یکیزیف

U1اداره آموزش

U1

ن حالت از یدر بهترDMS شودی استفاده م

زبان سطح باال

ل و ارتباطیجاد کننده فایبرنامه ال پردازیرات فاییلها و تغین فایب

User interface

ستم عامل یسOS

Fsط ی محیلهایفا خاص یکیزیف

U2

اداره امورانیدانشجوU2

User interface

ستم عامل یسOS

ت دانشجویک مجموعه اطالعات از جمله در مورد موجودی

(یت دانشجو )نه لزوما همان اطالعات قبلیک مجموعه اطالعات از جمله در مورد موجودی

App.ها

(:Filing)معایب این سیستم مثالی

یکپارچه نبودن( داده های ذخیره شده )سیستمهای نا مجتمع بودن( پراکنده(

افزونگی درجه قابل مالحظه ای از (Redundancy)در ذخیره سازی ناسازگاری داده هاخطر بروز پدیده (Data inconsistency))ناهمخوانی( بدلیل وجود سیستمهای پراکنده(استانداردهاعدم امکان اعمال( داده ها: عدم وجود سیستم ایمنی کارا در محیط نا ایمن شدنخطر

عملیاتی برنامه سازی: تعداد بیشتر برنامه ها و باال بودن حجم حجم باالی

برنامه ها برنامه های کاربردی به محیط فیزیکی ذخیره سازی وابستگی

اطالعات.

استانداردها:

در مراحل مختلف تجزیه و تحلیل، طراحی، پیاده سازی، تست، نگهداری و بهره دارد.نبرداری، رفع اشکاالت احتمالی، استاندارد واحدی وجود

کنترل چنین محیط پراکنده ای اگر نه نا ممکن بلکه دشوار است. -

وضع می شود ؟ )یا برای چه چیزهایی استاندارد استانداردها روی چه محورهایی تمرین:وضع می کنیم؟(

www.ansi.org)مثال: مجموعه استانداردها در تولید برنامه ها یا در تولید مستندات(

وابستگی برنامه های کاربردی به محیط فیزیکی ذخیره سازی اطالعات )محیط - فایلینگ( : یعنی هرگونه تغییری در محیط ذخیره سازی ایجاد شود منجر به تغییر در برنامه

می شود.

پدید می آید؟فایلینگ چه تغییراتی در محیط تمرین:

: تغییراتی که از سطح فیلد تا ارتباط بین فایلها ممکن است پدید آید از یکسو و تغییرات وابج در رسانه ذخیره سازی از سوی دیگر.

تغییرات در فیلد:

فیلدنام

فیلدطول

فیلد در رکوردهامکان

معایب دیگر مشی فایلینگ پس از بررسی مزایای مشی بانکی مشخص خواهد شد.

( :Redundancy) افزونگی

فایلهای خاص خود را Application یا مجتمع( نیستند، هر یکپارچه )integrated داده هااز آنجا که دارد که می تواند منجر

اتالف به میزان قابل مالحظه ای افزونگی داده های ذخیره شده گردد که یکی از نتایج آن فضای ذخیره سازی است.

:(Data inconsistency) داده ها یناسازگار

در دو ب²ار در گ²روه مهندس²ی ش²یمی درس می خوان²د، S1اگ²ر این واقعیت ک²ه دانش²جویی مثال سیس²تم م²دیریت ش²ده باش²د)مثال ب²رای زی²ر محیطه²ای مختل²ف( وق²تی ذخ²یره فایله²ای مختل²ف

ه²ایی وج²ود ن²دارد و از این دوب²ار ذخ²یره س²ازی مطل²ع نیس²ت، زمانه²ایی ممکن پایگ²اه دادهاس²ت پیش بیای²د ک²ه دو مجموع²ه داده وارد ش²ده ب²ا هم س²ازگار نیس²تند. ب²ه عن²وان مث²ال وق²تی

ش²ده باش²د(، در چ²نین م²واقعی گفت²ه updateک²ه فق²ط یکی از آنه²ا ب²ه روز در آم²ده باش²د ) است.(inconsistence )میشود که: مجموعه داده ها ناسازگار

می ش²د )یع²نی ذخ²یره ( فق²ط یکب²ارS1اگ²ر مجموع²ه داده ف²وق ال²ذکر )در ارتب²اط ب²ا دانش²جوی اف²زونگی وج²ود نداش²ت( چ²نین ناس²ازگاری امک²ان نداش²ت رخ ده²د. همچ²نین اگ²ر اف²زونگی ف²وق

ای وج²ود داش²ت و از DBMS وج²ود داش²ت ولی کن²ترل ش²ده ب²ود )اف²زونگی کن²ترل ش²ده( یع²نی هیچگ²اه ناس²ازگار Database می توانس²ت. تض²مین کن²د ک²ه DBMSاین اف²زونگی ب²ا خ²بر ب²ود

نباشد.

به چه ترتیب ؟؟

به دیگری اتوماتیک بطورS1 در هر یک از مجموعه داده مربوط به هر تغییریبا تضمین اینکه نیز اعمال شود.

)به روزرسانی منتشر شونده( نام دارد. Propagating updateاین فرآیند

:(Database Policy)مشی بانکی

DBMS

FS

ط واحد یمحو مجتمع

یره سازیذخ

Interconnectedfiles

ط یمح یکیزیفگاهیپا

عرت

یا بار

ک و

هاه

اد د

معجا

ف ها

ه اد

دید

ه بت

سب نمع

جاو

د حوا

د ها

ه اد

د

ف دادهیبرنامه تعرهام طراح(یو کار با داده ها)توسط ت

APها

APها

یره سازیوحدت ذخ

OS

ده آلیف داده ها و کار با داده ها در محدوده ای تعریبرنامه ها

اداره آموزش

ییاداره امور دانشجو

زبان سطح باال

که امکان ینرم افزارف جامعیتعر

لها ی دهد و فایو واحد را مرا

کند.یجاد میخودش اط(ی محی الزم برایلهای)فا

U1

U2

یازه²ای مختل²ف ب²ا تع²دد نیطه²ایمحیاطالعات

تع²داد د ح²تی²و گ²اهیدها. ح²د ی ت²ا د ک²اربران نس²بت ی²ر در دیتض²اد و تغ²اک²ثرت ا ی² ره ش²دهی ذخ²یب²ه داده ه²ا

دهای)تعدد( د