روش غير بانك اطلاعاتي
در اين روش ،داده ها در فايلهاي جداگانه اي قرار مي گيرند و براي استفاده از داده هاي موجود در آن فايلها،سيستمهاي جداگانه اي طراحي مي شوند. به اين نوع سيستمها سيستم پردازش فايل ( File-System ) گفته مي شود. در اين سيستمها هر برنامه ي كاربردي به فايل اطلاعاتي مربوط به خود مراجعه مي كند.

فايل 1« برنامه كاربردي 1 «كاربر 1
فايل 2« برنامه كاربردي 2 «كاربر 2
فايل 3« برنامه كاربردي 3 «كاربر 3

در اين روش بسياري از داده هاي مورد نياز كاربر 1 در بين داده هاي در اختيار كاربر 2 و 3 وجود دارد و در نتيجه عدم تجمع داده ها و عدم وحدت ذخيره سازي اطلاعات مورد نياز كاربر 1 در فايل 1 با تكرار ذخيره سازي اطلاعات روبرو هستيم و اين به معني افزونگي داده است. از طرفي حفظ امنيت اين سيستم مشكل است در صورت ايجاد تغييراتي در فايل 1 در زمينه اطلاعات موجود در آن، برنامه كاربردي مربوط نيز بايد تغيير پيدا كند.

روش بانك اطلاعاتي
در اين روش كليه داده ها به صورت مجتمع يا بانك ذخيره شده ولي هر كاربر ديد خاص خود را نسبت به داده ها دارد. در اين صورت كاربران مختلف مي توانند بصورت مشترك با بانك كار كنند همچنين افزونگي داده ها به حداقل ممكن كاهش مي يابد. در اين روش نرم افزار مديريت بانك اطلاعاتي ( DBMS ) به عنوان واسطه بين برنامه هاي كاربردي و بانك اطلاعاتي ايفاي نقش مي كند لذا امنيت داده ها در اين روش بيشتر است.

« برنامه كاربردي 1 «برنامه كاربردي1
فايل« DBMS « برنامه كاربردي 2 «برنامه كاربردي2
«برنامه كاربردي 3 «برنامه كاربردي 3

تعريف بانك اطلاعاتي ( Date Base )
به صورت جامع مي توان گفت: « بانك اطلاعاتي يا پايگاه داده ها مجموعه اي سازمان يافته از اطلاعات و داده هاي مرتبط به هم است ” و در يك تعريف كاملتر بانك اطلاعاتي عبارت است از ” مجموعه اي از داده هاي ذخيره شده بصورت مجتمع و مبتني بر يك ساختار، با حداقل افزونگي، تحت كنترل متمركز كه استفاده از آن بصورت اشتراكي و همزمان نيز مسير مي باشد.

•مجتمع و مبتني بر يك ساختار بدين معني است كه كل داده هاي عملياتي محيط مورد نظر در يك ساختار مشخص به صورت يكجا ذخيره شده باشند و لازمه هر تجمعي وجود يك ساختار است.
•منظور از عدم افزونگي در يك تعبير ساده به حداقل رساندن ذخيره داده هاي تكراري و بهينه سازي استفاده از محيط هاي ذخيره اطلاعات مي باشد.

سيستم مديريت بانك اطلاعات ( DBMS )
DBMS مهمترين جزء نرم افزاري در سيستم بانك اطلاعاتي است كه به عنوان رابط بين بانك اطلاعاتي و كاربر عمل مي نمايد، به طوريكه كليه فايلهاي بانك اطلاعاتي فقط در اختيار اين نرم افزار قدرتمند قرار گرفته و كليه دستيابي ها به بانك از طريق DBMS صورت مي پذيرد. آنچه در مورد يك سيستم مديريت بانك اطلاعاتي اتفاق مي افتد عبارت است از :
1-كاربر با استفاده از بعضي زير زبان داده ها مانند SQL ( كه به تفضيل در فصل هاي آتي به آن اشاره خواهد شد) در خواست يك دسترسي مي نمايد.
2-DBMS در خواست مورد نظر را دريافت وآن را تحليل مي كند.
3-DBMS بترتيب ديد كاربر از داده هاي ذخيره شده و حفظ امنيت داده در محيط بانك اطلاعاتي را بازرسي و مرور مي كند. (‌كنترل امنيت و جامعيت داده ها )‌
4-DBMS عملكردهاي لازم را براي داده هاي ذخيره شده اجرا مي كند.

فايل و داده ها« سيستم عامل « DBMS «برنامه هاي كاربران

محيط DBMS
اجزاء اصلي سيستم بانك اطلاعاتي عبارتند از : داده ها، سخت افزار، نرم افزار و كاربران كه در اين جا به تشريح آنها خواهيم پرداخت.

داده ها ( Data )‌ داده كه قبلا به آن شاره گرديد از مهمترين اجزاء DBMS مي باشد. مجتمع و اشتراكي بودن داده ها به عنوان مزاياي اصلي سيستم پايگاه داده ها در محيط هاي بزرگ بشمار مي رود.

سخت افزار ( Hardware )
سخت افزار مورد نياز DBMS معمولا عبارتند از:
1-سخت افزار ذخيره سازي داده: در عمليات ذخيره سازي اده ها در محيط هاي بانك اطلاعاتي از ديسكهاي سريع و با ظرفيت بالا استفاده مي شود.
2-سخت افزار پردازنده هاي مركزي: با پيشرفت فناوري انفورماتيك، سيستم هايي به بازار عرضه شده اند كه از نظر معماري پردازنده مركزي، حافظه اصلي و ساير قسمتها از پيكربندي ويژه اي جهت ذخيره و بازيابي اطلاعات برخوردارند و به لحاظ اين ويژگي ها كاربرد بيشتري در محيط هاي بانك اطلاعاتي خواهند داشت.
3-سخت افزار ارتباطي: مجموعه امكانات سخت افزاري كه براي برقراري ارتباط بين كامپيوترها و دستگاهها جانبي و همچنين مابين چندين كامپيوتر ( به صورت شبكه اي ) استفاده مي شوند را تحت عنوان سخت افزارهاي ارتباطي بانك هاي اطلاعاتي مي شناسند.

نرم افزار ( Software )
نرم افزار شامل خود DBMS و برنامه هاي كاربردي، سيستم عامل و نيز نرم افزارهاي شبكه اي است. براي استفاده DBMS در محيط شبكه عمدتا از برنامه هاي كاربردي نوشته شده به زبانهاي برنامه نويسي نسل سوم مانند C ، كوبول، پاسكال و …. و يا زبانهاي نسل چهارم مانند SQL استفاده مي شود. هدف نرم افزارهاي DBMS ارائه چهار ابزار اصلي است كه عبارتند از :
1-زبانهاي پرس و جو (‌Query Language )
2-گزارش ها ( Report )
3-فرم ها ( Forms )
4-تصاوير ( Graphics )‌

كاربران (‌Users )
كاربران يا كساني كه به نحوي با سيستم در ارتباط هستند به چهار دسته مهم تقسيم مي شوند:
1-مديران بانك اطلاعاتي يا DBA
2-طراحان بانك اطلاعاتي يا DBD
3-برنامه نويسان بانك اطلاعاتي يا DBP
4-كاربران نهايي يا ساتفاده كنندگان سيستم ( End Users )

اصول معماري سيستم هاي بانك اطلاعاتي
با توجه به گفته هاي بالا در مي يابيم كه سيستم بانك اطلاعاتي ،سيستمي چند سطحي است. اين سيستم بوسيله امكانات سيستم مديريت بانك اطلاعاتي ايجاد شده و در اختيار كاربران قرار مي گيرد. در نظر داشته باشيد كه اين سيستم چند سطحي داراي يك معماري خاص مي باشد كه بيانگر نحوه تعريف داده ها در سطوح مورد نظر است.

وظايف DBMS
وظايف سيستم مديريت بانك اطلاعاتي بستگي به نوع كاربران آن دارد اين وظايف در چارچوب واحدهاي نرم افزاري طراحي و پياده سازي مي شوند. هر چند وظايف DBMS در سيستم هاي مختلف تا حدودر متفاوت است، اما به طور كلي اين وظايف عبارتند از:
•تعريف داده ها
•تامين امكان دستكاري داده ها
•ايجاد ديكشنري داده ها
•كنترل امنيت و جامعيت داده ها
•ايجاد امكان بازيابي از بانك اطلاعاتي
•بهنگام سازي داده ها
•تامين امكان كنترل كارايي
•تامين تسهيلاتي براي كاربران به منطور توسعه سيستم

براي انجام اين وظايف مي بايست واحدهاي نرم افزاري مربوط در سيستم مديريت بانك اطلاعاتي وجود داشته باشد. هر كدام از اين واحدها ممكن است مركب از چند واحد كوچكتر باشند. توجه داشته باشيد كه هر سيستم نيازمند يك بخش كنترلي است. در سيستم مديريت بانك اطلاعاتي ، مجموعه واحدهايي كه وظايف كنترلي را بر عهده دارند اصطلاحا به سيستم كنترل بانك اطلاعاتي معروف مي باشند. به طور كلي واحدهاي زير در سيستم كنترل بانك اطلاعاتي وجود دارند:
•واحد نظارت بر اجراي برنامه كاربر
•واحد كامپايل كننده احكام و درخواستها
•واحد دستيابي به بانك فيزيكي
•واحد ثبت رويدادها و تغيراتي كه در بانك ايجاد مي شوند

زبان تعريف داده ها DDL
همانطور كه اشاره شد تعريف داده ها يكي از وظايف DBMS است. DDL از زبانهاي فرعي داده اي جهت تعريف داده ها است كه از آن جهت تعريف صفحات مشخصه و خصوصيات يك بانك استفاده مي شود. ساختار ركوردها، تعريف فيلدها، محل فايلها و شيوه ذخيره سازي داده ها در بانك به وسيله احكام DDL انجام مي پذيرد.

زبان پردازش و مديريت داده ها DML
تامين امكان دستكاري داده ها نيز از وظايف DBMS عنوان شد. زبان دستكاري ،پردازش و مديريت بانك اطلاعاتي به زباني گفته مي شود كه براي درج داده ها بروز رساني آنها و اجراي پرس و جو از يك بانك اطلاعاتي مورد استفاده قرار مي گيرد. اين زبانها اغلب داراي قابليت انجام محاسبات رياضي و آماري مي باشند كه به وسيله آنها عمليات گزارش گيري از بانك اطلاعاتي آسان تر خواهد شد.

ديكشنري داده ها
يكي ديگر از وظايف DBMS ، ايجاد ديكشنري يا فرهنگ داده است. ديكشنري داده ها يكي از امكاناتي است كه در محيط هاي بانك اطلاعاتي در اختيار اداره كنندگان بانك قرار مي گيرد. ديكشنري داده ها كه به آن راهنماي سيستم نيز مي گويند در واقع بانكي در مورد خود بانك و داده هاي ذخيره شده در آن است. بطور كلي اطلاعات و محتواي ديكشنري داده ها بشرح زير مي باشد:
• شرح ساختار و پيكر بندي فيزيكي بانك .
• تاريخ ايجاد داده ها .
• مكانسيم ورود داده ها به بانك .
• ارتباط بين برنامه هاي كاربردي و داده ها .
• مشخصات كاربران و چگونگي حق دستيابي آنها .

آشنايي با جداول و اجزاء تشكيل دهنده آنها در بانك هاي اطلاعاتي
جدول مهمترين ساختار داده اي در سيستم بانك هاي اطلاعاتي رابطه اي است (‌در ادامه اين فصل به تشريح سيستم هاي رابطه اي خواهيم پرداخت. ) جدول در سيستم رابطه اي تشكيل شده از چندين سطر و ستون مي باشد كه مقادير داده در هر سطر و ستون در طول زمان متغير خواهد بود. به طور كلي جداول ساختار بنيادين رابطه ها هستند. سطرهاي موجود در جداول را « ركورد» و ستونهاي آن را « فيلد» مي نامند.

ركورد
ركورد يك ساختار داده اي متشكل از مجموعه فيلدهاست كه هر يك از اين فيلدها نام و نوع خاص خود را دارند. برخلاف يك آرايه كه تمام عناصر آن نمايانگر انواع يكساني از اطلاعات هستند و دستيابي به آنها با يك شاخص (‌ايندكس )‌انجام مي شود، عناصر يك ركورد نمايانگر انواع مختلفي از اطلاعات مي باشد كه بوسيله نامشان مورد دستيابي قرار مي گيرند.

فيلد
فيلد محلي است در يك ركورد كه نوع خاصي از داده ها در آن ذخيره مي شود. به عنوان مثال چنانچه قرار باشد براي ذخيره سازي اطلاعات كارمندان يك سازمان از جداول استفاده شود،ركورد اين جداول ممكن است فيلدهايي براي ذخيره سازي نام خانوادگي، نام، نشاني ،مدرك تحصيل و …. داشته باشد. فيلدها بوسيله بيشينه طول و نوع داده هايشان (‌كاراكتري ، عددي، تاريخ و … )‌ از يكديگر تميز داده مي شوند. توجه داشته باشيد كه امكان تعريف اين مشخصات معمولا در زبان تعريف داده ها (‌DDL )‌ قرار دارد.

آشنايي با روشهاي ارتباط و مدلهاي بانك هاي اطلاعاتي
سه مدل داده اي براي سيستم هاي بانك اطلاعاتي وجود دارد. لازمه هر مدل داده اي وجود يك ساختار داده اي است كه علاوه بر مدل داده عناصر ديگري را نيز در بردارد. عناصر مدل داده اي عبارتند از ساختارداده اي ، عملگرهاي عمل كننده روي ساختار و قواعد عام براي تامين جامعيت مي باشند. در ادامه اين بحث قصد داريم مدلهاي موجود را مورد مطالعه قرار دهيم. از آنجا كه بانك اطلاعاتي اوراكل مبتني بر مدل رابطه اي است، لذا بيشتر بحث خود را بر مدل رابطه اي معطوف مي داريم .

مدل سلسله مراتبي
اين ساختار ،قديمي ترين مدل براي طراحي بانك هاي اطلاعاتي است، در اين ساختار داده ها و ارتباط بين آنها به كمك يك درختواره نمايش داده مي شوند. در رختواره گرافي است داراي يك ريشه و N گره كه در حالت بسته و غير چرخشي قرار دارد. منظور از حالت بسته اين است كه بين هر دو گره پيوندي وجود دارد كه يك مسير منطقي را از گرهي به گره ديگر تامين مي كند و هميشه از سطح بالاتر به سطح پايين تر است . غير چرخشي نيز يعني مسيري از گره سطح پايين تر به گره سطح بالاتر وجود ندارد. هر گره از هر سطح مي تواند تعدادي گره وابسته يا فرزند داشته باشد ولي هر گره فرزند فقط يك گره پدر دارد. هر گره از رختواره مي تواند ركوردي حاوي يك نوع موجوديت باشد. از آنجا كه ريشه سلسله مراتب، نقطه ورود به ساختار بوده و مسير منطقي از سمت بالاتر به سمت پايين تر است، براي عمليات بازيابي ، علاوه بر دستيابي به ريشه، امكان دستيابي به فرزند نيز بايد وجود داشته باشد. در بحث ذخيره سازي نيز اين سيستم داراي اشكال است.

مدل شبكه اي
در اين ساختار موجوديت ها به كمك انواع ركوردها،و ارتباطات به كمك پيوندهاي بين ركوردها نمايش داده مي شوند. چنانچه خواسته باشيم اين ساختار را با مفاهيم موجود در رختواره توضيح دهيم، بايد گفت كه در اين ساختار، هر گره فرزند مي تواند بيش از يك گره پدر داشته باشد. بنابراين به كمك اين ساختار مي توان ارتباطات يك به چند را نمايش داد. مدل شبكه اي پيچيده تر از مدل سلسله مراتبي است و به همان نسبت عمليات ذخيره و بازيابي پيچيده تري دارد.

مدل رابطه اي
پايگاه داده رابطه اي از ديد كاربران يك مجموعه از جدولهايي است كه به درستي قابل درك مي باشند. چهار مفهوم اساسي در اين مدل به شرح زير وجود دارد:
1- جدول 2- ستونها 3- رديفها 4- فيلدها
اين مدل داده ها را در روابط سازماندهي نموده و از قوانين رياضي تبعيت مي كند. صفات خاصه يك موجوديت در يك سيستم به عنوان يك رابطه در اين مدل مطرح مي شود. به عنوان مثال در سيستم دانشگاه مي توانيم رابطه دانشجو را در نظر بگيريم :
( شماره شناسنامه، سال ورود، رشته، نام ، شماره دانشجويي ) دانشجو
صفت خاصه نام رابطه

اين رابطه بر طبق مدل رابطه اي بصورت زير نمايش داده مي شود:
شماره شناسايي سال ورود رشته نام
1012 1379 كامپيوتر علي 245
2578 1380 رياضي حسين 265
3920 1379 آمار رضا 327
17 1381 كامپيوتر بهرام 493

هر ستون در مدل رابطه اي همچنان كه در بالا مشاهده مي كنيد نشان دهنده يك صفت خاصه ( فيلد)‌ از يك نوع موجوديت ( دراين مثال دانشجو)‌ و هر سطر نمايانگر يك نمونه از يك موجوديت (‌ركورد)‌ مي باشد.

خواص ارتباطات رابطه اي
يك جدول يا رابطه شامل خواص زير است:
• رديفهاي تكراري در آن وجود ندارد.
• ترتيب رديفها مهم نيست.
• ترتيب ستونها مهم نيست.
• مقادير اتميك (‌Atomic )‌ مي باشند ( يا به عبارتي همه مقادير صفات غير قابل تجزيه هستند.)

كليد در مدل رابطه اي
كليد در مدل رابطه اي صفت خاصه يا نام ستوني است كه براي هر كدام از سطرهاي مقدار منحصر بفردي دارد به عنوان مثال در رابطه دانشجو شماره دانشجويي مي تواند يك كليد باشد زيرا هر دانشجو شماره دانشجويي مخصوص به خود را دارد اما نام را نمي توان يك كليد در نظر گرفت . كليد مي تواند تركيبي از صفات باشد به عنوان مثال در رابطه دانشجو مجموعه نام و شماره شناسنامه نيز مي توانند به عنوان كليد در نظر گرفته شوند. كليد كانديد: از مجموعه كليدهايي كه مي توانيم براي يك رابطه در نظر بگيريم آنهايي كه در دو ويژگي زير صدق كنند به عنوان كليد كانديد در رابطه مذكور مطرح مي شوند.
1- منحصر به فرد بودن: مقدار اين صفت براي هر سطر منحصر به فرد است.
2- خاصيت غير قابل كاهش بودن: هيچ زير مجموعه مناسبي از صفات تشكيل دهنده كليد. داراي خاصيت منحصر به فرد بودن نباشد.
به عنوان مثال اگر مجموعه دو صفت شماره دانشجويي و نام را به عنوان كليد در نظر بگيريم شرط اول در مورد اين كليد صادق است ولي شرط دوم برقرار نيست زيرا شماره دانشجويي به عنوان زير مجموعه اي از دو صفت شماره دانشجويي و نام داراي خاصيت منحصر به فرد بودن است. پس اين مجموعه كليد كانديد نيست. اما كليد اصلي، كليد كانديدي است كه توسط طراح بانك اطلاعاتي انتخاب و معرفي مي شود يا به عبارتي طراح بانك،يكي از كليدهاي كانديد را به عنوان كليد اصلي بر ميگزيند در تعيين كليد اصلي از بين كليدهاي كانديد بايد دو ضابطه زير را در نظر گرفت:
1- در نظر گرفتن اهميت كليد اصلي نسبت به ساير كليدهاي كانديد كه در پاسخگويي به نيازهاي متنوع كاربران از اهميت بيشتري برخوردار است.
2- كوتاهتر بودن طول كليد كانديد از نظر طول رشته بايتي.

سيستم بانك اطلاعاي رابطه اي
سيستم مديريت بانك اطلاعاتي رابطه اي داراي شرايط زير است:
1- بانك اطلاعاتي مبتني بر رابطه ها ( بطوريكه كاربر بانك را بصورت مجموعه اي از جداول ببينيد. جداولي كه دو سطر تكراري در آن وجود ندارد. ترتيب رديفها و ستونها در آن مهم نيست و ستونها قابل تجزيه نيستند.)
2- حداقل سه عمل زير روي جداول آن قابل انجام باشديا به عبارتي داراي عملگرهايي جهت انجام سه مورد زير بر روي جداول باشد.
1) عملگري جهت انتخاب سطرهاي خاصي از بانك اطلاعاتي (‌ عملگر گزينش )‌
2) عملگري جهت انتخاب ستونهايي از بانك اطلاعاتي (‌ عملگر گزينش)‌
3) عملگري جهت تركيب دو جدول اطلاعاتي و ايجاد جدول جديد (‌ عملگر پيوند)‌

مزاياي مهم سيستم هاي بانك اطلاعاتي
اهميت و اعتباري كه فن آوري بانكهاي اطلاعاتي در سالهاي اخير كسب كرده است به حدي است كه اينك به مثابه فن آوري برتر هم در محيط هاي تك كاربردي و هم در محيطهاي چند كاربردي ، بطور فراگير مورد استفاده قرار مي گيرد. مهمترين مزاياي سيستم بانك اطلاعاتي به شرح زير مي باشد:
• وحدت ذخيره سازي داده هاي عملياتي .
• كاهش افزونگي: در صورت عدم استفاده از سيستمهاي بدون پايگاه داده، به دليل آنكه هر برنامه كاربردي داراي فايلهاي خاص خودش مي باشد، تكرار اطلاعات در برنامه هاي كاربردي سبب افزونگي شده و موجب هدر رفتن فضاي منبع ذخيره سازي مي گردد.
• پرهيز از ناسازگاري: با كنترل و كاهش افزونگي، سيستم پايگاه داده ها سازگاري و يكپارچگي داده ها را تضمين مي كند.
• به اشتراك گذاتشتن داده ها: در سيستم پايگاه داده ها برنامه هاي كاربردي موجود قادر به اشتراك گذاردن داده ها در بانك اطلاعاتي بوده و برنامه هاي كاربردي جديد نيز مي توانند از اين داده ها استفاده كنند. در واقع عليرغم ديدگاههاي متفاوت كاربران، چند كاربر مي توانند در يك زمان به بانك دسترسي داشته باشند.
• اعمال محدوديتهاي امنيتي : وجود سيستمهاي امنيتي در پايگاه داده ها كه از مهمترين مشخصه هاي اين گونه سيستمها است امكان اعمال كنترل هاي مختلف را براي هر نوع دسترسي (‌ بازيابي،اصلاح، حذف و غيره) بر روي بانك اطلاعاتي را فراهم مي كند.
• ايجاد تعادل بين درخواستهاي تداخلي: در سيستمهاي بانك اطلاعاتي، ساختاري جهت دسترسي سريع به منبع ذخيره سازي وجود دارد كه بهترين و بهينه ترين امكانات را براي سيستم فراهم مي آورد.

خلاصه: در اين فصل شما را با مفهوم بانك اطلاعاتي ، اجزاء و عناصر مهم بانك اطلاعاتي و سيستم مديريت بانك اطلاعاتي آشنا ساختيم همچنين سه مدل سلسله مراتبي، شبكه اي و رابطه اي براي سيستم هاي بانك اطلاعاتي معرفي شد كه با بيان مزايا و تعريف مدل رابطه اي اهميت و لزوم استفاده از بانك هاي اطلاعاتي رابطه اي جهت طراحي نرم افزاري و سخت افزاري سيستم هاي اطلاعاتي مشاهده گرديد.

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: