مقاله ای جامع درباره پایگاه داده ها "Data base"

نویسنده Zohreh Gholami, بعد از ظهر 20:16:21 - 10/22/11

« جامع ترین مقاله درباره الگوریتم ژنتیک (Genetic Algorithm - GA) | وب سرویس »

0 اعضا و 1 مهمان درحال دیدن موضوع.

Zohreh Gholami

مقاله ای جامع درباره پایگاه داده ها "Data base"

فصل اول

تاريخچه و مفاهيم اوليه


نسل هاي ذخيره و بازيابي اطلاعات

١ نسل اول نسل فايل هاي ساده ترتيبي
در اين نسل رسانه خارجي معمولاً نوار بوده است. اين نسل را مي توان نسل ب ينرم افزار واسط نيز ناميد. مشخصات كلي اين نسل عبارتند از:
١ ساختار فايلها ترتيبي است.
٢ ساختار فيزيكي همان ساختار منطقي فايل است.
٣ تنها روش پردازش فايلها، پردازش يكجا يا دست هاي (Batch Processing) است.
٤ نرم افزار تنها عمليات ورودي / خروجي را انجام مي دهد. نرم افزار واسطي براي مديريت پردازش فايلها وجود ندارد.
٥ طراحي ساختار فيزيكي فايلها هم، برعهده كاربر است.
٦ هرگونه تغيير در ساختار داده ها و يا رسانه هاي ذخيره سازي سبب بروز تغيير در برنامه و بازنويسي و كامپايل آن مي شود.
٧ داده ها براي كاربرد خاصي طراحي و سازماندهي مي شوند.
٨ اشتراك داده ها (Data Sharing) مطرح نيست.
٩ تكرار در ذخير هسازي داده ها در بالاترين حد است.
١٠ براي انجام عمليات بهنگام سازي، الزامًا فايل ديگري ايجاد و تغييرات را در آن وارد كرده، نگهداري مي كنند و به اين دليل نسخه هاي متعددي از « فايل پدر» نسخه قديمي را به عنوان يك فايل نگهداري مي شوند.



٢ نسل دوم نسل شيوه هاي دستيابي
اين نسل را بايد نسل شيو ههاي دستيابي (Access Methods) ناميد. مهم ترين ويژگي اين نسل را بايد پيدايش نرم افزارهاي موسوم به « شيوه هاي دستيابي» و همچنين ايجاد رسانه هاي با دستيابي مستقيم (يعني ديسك) دانست.

نرم افزار شيوه دستيابي، نرم افزاري است كه به جنبه هاي فيزيكي محيط ذخير ه سازي و عمليات در اين محيط مي پردازد. به نحوي كه ديگر برنامه كاربر نيازي به پرداختن به اين جنبه ها را ندارد.


مشخصات اين نسل عبارتند از:
١ نرم افزار واسط براي ايجاد فايلها با ساختارهاي گوناگون بين برنامه هاي كار بردي و محيط ذخيره سازي وجود دارد.
٢ امكان دستيابي ترتيبي و مستقيم به ركوردها (نه فيلدها) وجود دارد.
٣ پردازش در محيط هاي بلادرنگ (Real Time) و برخط (On – Line) بسته به نوع سيستم عامل مي تواند انجام شود.
٤ ساختار فيزيكي و ساختار منطقي فايل ها از يكديگر جدا هستند ولي نه تا حدي كه برنامه هاي كاربردي از محيط فيزيكي ذخيره سازي مستقل شوند.
٥ تغيير در رسانه هاي ذخيره سازي بر روي برنام ههاي كاربردي تاثير چندان ندارد.
٦ هنوز امكان بازيابي براساس چندين كليد وجود ندارد.
٧ ايمني و حفاظت داده ها مطرح بوده ولي روشهاي تامين امنيت و حفاظت ابتدايي هستند.
٨ داده ها همچنان براي كاربردهاي خاص طراحي و ذخير هسازي مي شوند.
٩ تكرار ذخير هسازي هنوز در حد نسبتاً بالايي وجود دارد.
١٠  براي پياده سازي فايل با ارتباط خاصي بين انواع ركوردها (مثلاً ارتباط سلسله مراتبي) خود برنامه ساز بايد ارتباطات را در برنامه اش بسازد.



٣ نسل سوم سيستم مديريت داده ها
در اين نسل نرم افزاري كامل تر از نرم افزار دستيابي به عنوان واسط بين برنامه هاي كاربردي و فايل هاي محيط فيزيكي طراحي و ايجاد شد. در اين نسل دريافتند كه مي توان برنامه هاي كاربردي را در قبال رشد فايل ها (File Growth) مثلاً افزودن يك فيلد به يك نوع ركورد از يك فايل مصون نگاه داشت. تا قبل از اين نسل برنامه هاي كاربردي فقط در قبال تغييرات سخت افزاري و رشد كمي فايلها (يعني افزايش حجم داده هاي فايل) مصون بودند. مشخصات كلي اين نسل عبارتند از:
١ نرم افزار نسبتًا پيچيده اي به نام سيستم مديريت داده ها واسط بين برنامه كاربردي و محيط فيزيكي ذخيره سازي است.
٢ فايل هاي منطقي متعددي مي توانند از داده هاي فيزيكي مشترك بهره برداري كنند و اين فايل ها مي توانند به هم مرتبط باشند.
٣ ميزان تكرار ذخيره سازي كاهش يافته است.
٤ داده هاي مشترك در كاربردهاي متنوع به كار م يروند.
٥ صحت داده هاي ذخيره شده تا حدي تامين م يشود.
٦ نشاني دهي به داده ها در سطح فيلد يا گروهي از فيلدها امكان پذير است.
٧ تسهيلاتي براي پردازش فايل ها پيش بيني شده است.
٨ بازيابي به كمك چند كليد (Multikey Retrieval) امكان پذير است.
٩ تركيبي از انواع ساختارهاي فايل به كار گرفته مي شود.

Zohreh Gholami

٤ نسل چهارم  نسل DBMS
اين نسل از اواخر دهه ٦٠ آغاز شد و هم اكنون نيز ادامه دارد. مهم ترين خصيصه اين نسل مستقل شدن برنامه هاي كاربردي (Application Program) از جنبه ها و خصوصيات محيط فيزيكي ذخيره سازي است كه اصطلاحاً به آن استقلال داده يي فيزيكي (Physical Data Independence) مي گويند. در بقيه اين مقاله در واقع ويژگي هاي DBMS را شرح مي دهيم لذا در اينجا فقط بعضي از ويژگي هاي اصلي آن را به صورت خلاصه بيان مي كنيم.

١ كاربران در يك محيط انتزاعي (Abstractive) و مبتني بر يك ساختار داده يي تجريدي كار مي كنند. بدين ترتيب برنامه هاي كاربردي از داده هاي محيط فيزيكي كاملاً مستقل مي شوند. اصطلاح داده افزار (Data Ware) نيز ناظر به همين جنبه انتزاعي مي باشد.

٢ امكان كنترل متمركز روي تمام داده هاي عملياتي وجود دارد و يكي از مزاياي اين كنترل متمركز كاهش ميزان افزونگي (Redundency) در ذخيره سازي داده هاست.

٣ نرم افزار پيچيده و جامع موسوم به سيستم مديريت بانك اطلاعاتي DBMS يعني (Data Base Management System) واسط بين برنامه هاي كاربران و محيط داخلي و فيزيكي ذخيره سازي است . اين نرم افزار امكان مي دهد تا كاربران در يك محيط انتزاعي كار كنند و در عين حال به داده هاي ذخيره شده دستيابي داشته و عمليات موردنظر خود را انجام دهند.

٤ سرعت دستيابي به داده ها بالا مي باشد. ايمني داده ها زياد است و امكان استفاده اشتراكي از داده ها وجود دارد.

٥ در اين نسل مفهوم چند سطحي بودن ساختار داده يي و معماري چند سطحي ذخيره سازي مطرح و به تدريج بسط يافت اين سطوح از پائين به بالا عبارتند از ساختار فيزيكي بانك  ساختار داخلي بانك  ساختار ادراكي بانك و ساختار خارجي بانك (اين سطوح را بعدًا شرح مي دهيم).

٦ رشدپذيري يكي ديگر از ويژگي هاي اين سيستم است . اين رشد پذيري به خاطر وجود معماري چند سطحي و نيز استقلال برنامه هاي كاربردي از ساختار ذخيره سازي و استراتژي دستيابي تامين مي شود.

در واقع بايد گفت اصلي ترين تفاوت اين نسل با نسل هاي قبلي وجود حصاري نفوذناپذير به نام سيستم مديريت بانك اطلاعاتي يا DBMS است كه هرگونه دستيابي به داده ها مي بايست از طريق آن انجام شود.

براي راهبري اين نرم افزار DBMS مثل اطلاعات امنيتي درباره اجازه استفاده كاربران و همچنين انجام تغييرات به دو نوع نيروي انساني نياز است:

الف) مدير بانك اطلاعات (Data Base Administrator = DBA) كه مسئوليت تصميم گيري و طراحي موارد مذكور را بر عهده دارد.
ب ) برنامه ساز بانك اطلاعات (Data Base Programmer = DBP) كه تصميمات مدير را پياده سازي مي كند. تنها كساني كه مي توانند دور از چشم DBMS به داده ها دسترسي داشته باشند مدير و برنامه سازان مجاز بانك اطلاعات هستند. DBMS در واقع انقلابي در بانك هاي اطلاعاتي به شمار مي آيد.

در اواخر اين نسل دو تحول ديگر در تكنولوژي بانك اطلاعاتي پديد آمد: يكي طراحي و ايجاد بانك هاي اطلاعاتي توزيع شده (Distributed Data Base) تحت شبكه ها (كه بعدًا شرح مي دهيم) و ديگري طراحي و ايجاد سيستم هاي مديريت بانك اطلاعاتي براي كامپيوترهاي
شخصي.



٥ نسل پنجم نسل بانك معرفت يا پايگاه شناخت
اين نسل به نسل Knowledge Base يا پايگاه شناخت (پايگاه دانش) معروف است. در اين تكنولوژي، ضمن استفاده از تكنولوژي بانك هاي اطلاعاتي با بهره گيري از منطق صوري (Formal Logic)، سيستم هاي خبره (Expert System)، مفاهيم هوش مصنوعي (Artificial Intelligence = AI) و پردازش زبان طبيعي (Natural Language) سيستمي طراحي و ايجاد مي شود كه قادر به استنتاج منطقي از داده هاي ذخيره شده است.


تعريف Knowledge Base: مجموعه اي از واقعيت هاي ساده و قواعد عام كه نشان دهنده بخشي از جهان واقعي (Real World) باشد.

منظور از جهان واقعي محيطي است عيني كه در رابطه با آن مي خواهيم اطلاعاتي داشته باشيم و گاه به آن محيط عملياتي نيز گفته مي شود.

تفاوت اساسي بين بانك هاي اطلاعاتي و بانك هاي معرفت در اين است كه بانك معرفت حاوي مجموعه اي است از واقعيت هاي ساده و قواعد عام كه به طور صريح بيان شده باشند، همراه با تعداد نسبتاً كمي از قواعد عام كه به طور ضمني بيان مي شوند.

از خصوصيات اساسي اين نسل وجود سيستمي به نام «سيستم بانك معرفت» یا KBS مخفف Knowledge Base System است كه خود مجموعه اي است از امكانات نرم افزاري و سخت افزاري كه مسئوليت ذخير ه سازي معرفت، تامين امنيت (Security) و جامعيت (Integrity) بانك و نيز تامين نيازهاي كاربران را بر عهده دارد.

اضافه كردن بانك دانش (Knowledge – Base) و قدرت استنتاج منطقي به بانك، با نام هاي مختلفي مثل بانك اطلاعات پويا، بانك اطلاعات خبره، بانك اطلاعات استنتاجي (Deductive Database)، بانك اطلاعات بازگشتي (Recursive Database) بانك اطلاعات استنباطي (Refrential Database) و غيره مطرح مي شود.

مثلاً اگر در بانك اطلاعاتی دانشگاه داشته باشيم «مدرك آقاي اميري دكتري است» و «تخصص آقاي اميري شبكه هاي كامپيوتري است» مي توان خود به خود نتيجه گرفت که «آقای اميري مي تواند درس شبكه هاي كامپيوتري را تدريس كند». بنابراين با استفاده از اين روش، اطلاعات جديدي مرتباً كشف شده و بر داده هاي بانك افزوده مي گردد. همچنين مي توان بسياري از اطلاعات را ذخيره نكرد و در موقع لزوم آنها را استنتاج نمود.

Zohreh Gholami

نکته: نوع جديد بانكهاي اطلاعاتي بانكهاي اطلاعاتي شي ءگرا يا OODB (مخفف Object Oriented Data Base) می باشد که در این مقاله به شرح آن نمی پردازیم.
[/b]

تعاريف اوليه
موجوديت: (پديده، نهاد يا Entity) مفهوم كلي پديده، شيء يا فردي كه در مورد آنها مي خواهيم اطلاع داشته باشيم.

صفت خاصه: (Attribute) ويژگي جداساز يك نوع موجوديت از نوع ديگر است.
مثال: موجوديت دانشجو مي تواند داراي صفات خاصه: نام  نام خانوادگي  سال تولد  معدل ترم پيش باشد و مقادير اين صفات خاصه براي يك دانشجوي خاص برابر است با:
علی - اکبر - 1352 - 16

به صفات خاصه گاهي اوقات خواص (Properties) نيز گفته مي شود.

نكته: هر صفت فاصله داراي دو مؤلفه مي باشد:
الف) اسم صفت خاصه
ب) مقدار صفت خاصه كه در صورت وجود اين جفت مولفه «اطلاع» حاصل مي گردد.

Relation Ship: به ارتباط بين موجوديتها در يك محيط عملياتي گفته مي شود. مثل ارتباط بين دانشجويان و اساتيد در محيط عملياتي دانشگاه (مثلاً دانشجوي A با چه اساتيدي در اين ترم درس گرفته است).

فيلد: كوچكترين واحد داده ذخيره شده مي باشد.

ركورد: مجموعه اي از فيلدهاي مرتبط با هم مي باشد.

فايل: مجموعه اي از تمام نمونه ها يا رويدادهاي يك نوع ركورد.

سيستم فايل: به ساختار كلي نام گذاري، ذخيره سازي و سازماندهي فايل ها در يك سيستم عامل، سيستم فايل گفته مي شود.


داده Data
ANSI دو تعريف براي داده ارائه كرده است:
١- نمايش واقعيات (Facts)، پديده ها، مفاهيم يا معلومات به صورتي صوري و مناسب براي برقراي ارتباط، تفسير يا پردازش توسط انسان يا امكانات خودكار.
٢- هر نمايشي، اعم از كاراكتري يا كميت هاي آنالوگ، كه به آن معنايي منتسب است و يا بايد منتسب شود و به طور كلي ما عملياتي را روي داده يا اقلام داده يي انجام مي دهيم تا در مورد يك موجوديت اطلاعاتي تهيه كنيم.

از نظر ساختاري، داده عبارت است از مقادير صفحات خاصه انواع موجوديتها و مادر اين درس از اين تعريف استفاده مي كنيم. داده ارزش هاي واقعي هستند كه از طريق مشاهده و تحقيق بدست مي آيند و به عبارت ديگر داده نمودي از وقايع، معلومات، رخدادها، پديده ها و مفاهيم مي باشند.


اطلاع Information
ANSI اطلاع را اينگونه تعريف كرده است:
«معنايي كه انسان به داده منتسب مي كند ، از طريق قرارادهاي شناخته شده اي كه در نمايش» مي توان گفت از پردازش داده ها، اطلاعات حاص ل مي شود و يا داده پس از «داده به كار رفته اند آنكه مورد تفسير قرار گرفت تبديل به اطلاع مي شود. در اين درس تفسير داده به نحوي كه حامل معنا و شناخت شود با انتساب يك مقدار به اسم صفت خاصه صورت مي پذيرد و مي گوئيم هنگامي كه اسم صفت خاصه و مقدار منسوب به آن در دست باشد، اطلاعي در مورد موجوديت حاصل مي شود. به طور كلي يك فقره اطلاع (مقدار و اسم صفت خاصه از يك موجوديت) را مي توان به صورت نقطه اي در يك فضاي سه بعدي نمايش داد.

مثلاً براي دانشجو (علي = نام) يك فقره اطلاع است.
تذكر يك پديده يا واقعيت مي تواند از ديد كاربران يك محيط عملياتي، موجوديت تلقي شود و از ديد كاربراني ديگر، از همان محيط يا محيط ديگر، صفت خاصه باشد. مثلاً براي بانك اطلاعاتي اداره راهنمايي و رانندگي رنگ يكي از صفات خاصه موجوديت اتومبيل است ولي براي بانك اطلاعاتي كارخانه رنگ سازي خود رنگ موجوديتي است كه صفات خاصه اي مثل مواد شيميايي، درجه تبخير و غيره دارد.

تعريف: داده هاي عملياتي مورد نياز كاربر (Operational Data) داده هايي است كه كاربر بطور روزانه با آنها سر و كار دارد.

تذكر: در بعضي از كتابها كلمات «داده ها» و «اطلاعات» به جاي هم به كار مي روند. بعضي از نويسندگان، داده ها را همان چيزهايي مي دانند كه در بانك اطلاعاتي ذخيره مي شوند و «اطلاعات» را به معناي آن داده ها از ديد كاربر مي دانند.
[/b]

سرمايه هاي يك سازمان
امروزه كل سرمايه هاي يك سازمان تشكيل شده از: داده ها (داده افزار)، نرم افزار، سخت افزار، امكانات مالي، نيروهاي تخصصي


داده هاي پايدار (مانا)
داده هاي بانك اطلاعاتي، داده هاي پايدار و با ثبات هستند. منظور از پايداري اين است كه نوع داده هاي بانك اطلاعاتي با داده هاي ناپايداري مثل داده هاي ورودي، د اده هاي خروجي، دستورات كنترلي، صفها، بلوكهاي كنترل نرم افزار و نتايج مياني كه ماهيت آنها گذرا است، تفاوت دارد.

به اين دليل مي گوئيم داده هاي بانك اطلاعاتي پايدار است كه «وقتي داده ها توسط سيستم مديريت بانك اطلاعاتي براي ورود به بانك پذيرفته شد، فقط در صور تي مي تواند حذف شود كه درخواستي به سيستم مديريت بانك اطلاعاتي ارسال شود و با اثرات جانبي ناشي از اجراي برنامه حذف نخواهد شد . با توجه به اين پايداري، تعريف دقي ق تر بانك اطلاعاتي به صورت زير خواهد بود:

بانك اطلاعاتي مجموعه اي از داده هاي پايدار است كه توسط سيستم هاي كاربردي موجود در موسسه اي مورد استفاده قرار مي گيرد. مثلاً در موسسه دانشگاه داده هاي مربوط به دانشجويان ذخيره مي شود.

تذكر: در كتابهاي قديمي به جاي واژه «داده هاي پايدار» از «داده هاي عملياتي» استفاده مي شد. سيستم هاي بانك اطلاعاتي عملياتي، بر نامه هايي هستند كه بارها اجراء مي شوند تا عمليات روزانه موسسات را انجام دهند و به چنين محيط هايي پردازش تراكنش پيوسته (Online Transaction Processing) نيز گفته مي شود. اما امروزه بانكهاي اطلاعاتي براي كارهاي ديگري نظير پشتيباني تصميم گيري است. داده هاي انبارداري معمولاً شامل اطلاعات خاصه اي نظير مجموع، ميانگين و غيره است. اطلاعات خلاصه در دوره هاي زماني خاصي از بانك اطلاعاتي استخراج مي شوند (مثل روزانه يا هفتگي)


Share via facebook Share via linkedin Share via telegram Share via twitter Share via whatsapp

https://www.meta4u.com/forum/Themes/Comet/images/post/clip.png
9 باور غلط ورزشی درباره سلامت "Myth 9 sports health"

نویسنده Zohreh Gholami در مقالات تربیت بدنی

0 ارسال
1580 مشاهده
آخرین ارسال: قبل از ظهر 11:22:57 - 07/04/11
توسط
Zohreh Gholami
https://www.meta4u.com/forum/Themes/Comet/images/post/xx.png
كتب منتشر شده درباره نيچه "Published books about Nietzsche"

نویسنده Zohreh Gholami در مقالات فلسفه, Philosophy Articles

0 ارسال
1839 مشاهده
آخرین ارسال: قبل از ظهر 09:26:49 - 07/05/11
توسط
Zohreh Gholami
https://www.meta4u.com/forum/Themes/Comet/images/post/xx.png
مقاله ای جامع درباره حسابداري دولتي

نویسنده Zohreh Gholami در مقالات حسابداری, Accounting Articles

1 ارسال
11513 مشاهده
آخرین ارسال: قبل از ظهر 07:57:13 - 11/02/11
توسط
Zohreh Gholami
https://www.meta4u.com/forum/Themes/Comet/images/post/clip.png
"عمر بن ابراهيم خيامي" - خيّامِ دانشمند "Khayyam scientist"

نویسنده Zohreh Gholami در مشاهیر علوم

0 ارسال
1451 مشاهده
آخرین ارسال: بعد از ظهر 20:18:26 - 07/09/11
توسط
Zohreh Gholami
https://www.meta4u.com/forum/Themes/Comet/images/post/xx.png
«اهورامزدا» و خط پارسی باستان ""Ahura Mazda" and the ancient Persian"

نویسنده Zohreh Gholami در مقالات تاریخ, History Articles

2 ارسال
2177 مشاهده
آخرین ارسال: قبل از ظهر 11:31:38 - 07/03/11
توسط
Zohreh Gholami
https://www.meta4u.com/forum/Themes/Comet/images/post/xx.png
مقاله ای جامع و کامل درباره هنر گرافیک

نویسنده Zohreh Gholami در مقالات هنر, Art Articles

3 ارسال
5754 مشاهده
آخرین ارسال: بعد از ظهر 20:16:14 - 11/05/11
توسط
Zohreh Gholami
https://www.meta4u.com/forum/Themes/Comet/images/post/clip.png
ذرات بنيادي "نوترينوها " *"Fundamental particles "neutrinos*

نویسنده Zohreh Gholami در مقالات فیزیک, Physics Articles

0 ارسال
2146 مشاهده
آخرین ارسال: بعد از ظهر 15:54:22 - 07/01/11
توسط
Zohreh Gholami