سرفصل های درس پایگاه داده پیشرفته

نام بسته درسی : پایگاه داده پیشرفته

————————

فهرست:

فصل اول:مقدمه                                                                                                                                       
سیستم مدیریت پایگاه داده ها                                                                                                                  
یادآوری تعریف داده                                                                                                                               
یادآوری تعریف اطلاع                                                                                                                            
اشاره ای به مفهوم دانش                                                                                                                          
فصل دوم:پایگاه داده ها و عناصر اصلی محیط آن                                                                                          
پایگاه داده ها چیست؟                                                                                                                            
مراحل کلی کار در رهیافت فایلینگ                                                                                                           
عناصر سیستم پایگاهی                                                                                                                     

نرم افزار                                                                                                                                           
فصل سوم:مدلسازی معنایی داده ها                                                                                                        
مدلسازی با روش ER:                                                                                                                           
رده بندی صفت                                                                                                                                 
نوع ارتباط                                                                                                                                         
خصوصیات نوع ارتباط                                                                                                                          
روش دیگر نمایش چندی و وضع مشارکت در نوع ارتباط                                                                                 
مدلسازی با روش EER                                                                                                                         
تخصیص و تعمیم                                                                                                                                
مراحل مدلسازی معنایی                                                                                                                       
آشنایی با روش مدلسازی UML                                                                                                              
فصل چهارم:آشنایی با ساختار داده ها                                                                                                     
پایگاه داده­ها در سطح انتزاعی مبتنی بر مدل داده                                                                                        
عملگر PROJECT (پرتو)                                                                                                                       
آشنایی با SQL (مقدماتی)                                                                                                                    
دستورات عملیات ذخیره­سازی                                                                                                                 
آشنایی با ساختار داده سلسله مراتبی                                                                                                       
برخی ویژگی­های ساختار داده سلسله مراتبی                                                                                               
فصل پنجم:معماری پایگاه داده ها                                                                                                          
معماری سه سطحی                                                                                                                                   

دید (نمای) داخلی                                                                                                                              
شرح اجزای دیگر                                                                                                                                 
برخی ویژگیهای زبان داده ای فرعی                                                                                                         
فصل ششم:سیستم مدیریت پایگاه داده ها                                                                                                
تعریف                                                                                                                                              
رده بندی سیستم های مدیریت پایگاه داده ها                                                                                             
ارتباط سیستم مدیریت با سایر عناصر نرم افزاری                                                                                          
اسلوبهای عملیاتی                                                                                                                               
روند اجرای درخواست کاربر توسط سیستم مدیریت                                                                                       
پارامترهای مربوط به توانش­ها و کارایی سیستم مدیریت                                                                                 
محک زنی (ابزارسنجی) سیستم مدیریت پایگاه داده ها                                                                                       

فصل هفتم:مدیر پایگاه داده ها                                                                                                             
تعریف                                                                                                                                            
مسئولیت ها                                                                                                                                    
وظایف                                                                                                                                            
فصل هشتم:مزایا و معایب سیستم پایگاهی                                                                                             
مزایا و معایب سیستم پایگاهی تک کاربری                                                                                               
مزایا و معایب سیستم پایگاهی چندکاربری                                                                                                
فصل نهم:معماری های سیستم پایگاهی                                                                                                 
مقدمه                                                                                                                                            
انواع معماری                                                                                                                                   
تعریف پایگاه داده های توزیع شده                                                                                                          
معماری با پردازش موازی                                                                                                                    
سیستم پایگاهی همراه                                                                                                                        
فصل دهم:مفاهیم اساسی مدل داده رابطه ای                                                                                          
تعریف رابطه                                                                                                                                     
تعریف صوری جدول                                                                                                                          
تفاوتهای مفهوم رابطه و اصطلاح جدول                                                                                                   
انواع رابطه                                                                                                                                       
میدان (دامنه)                                                                                                                                  
رابطه نرمال و غیرنرمال                                                                                                                       
کلید کاندید                                                                                                                                    
نمودار ارجاع                                                                                                                                     
قاعده جامعیت ارجاعی                                                                                                                       
کاتالوگ در مدل رابطه ای                                                                                                                    
فصل یازدهم:جبر رابطه ای_حساب رابطه ای                                                                                          
عملیات در پایگاه داده های رابطه ای                                                                                                      
عملگرهای معمولی                                                                                                                            
عملگرهای خاص                                                                                                                              
عملگرهای برون پیوند چپ، برون پیوند راست و برون پیوند کامل                                                                    
عملگر گروه بندی (تلخیص)                                                                                                                 
کلید کاندید رابطه جواب                                                                                                                      
آشنایی با حساب رابطه ای                                                                                                                   
فصل دوازدهم:امکاناتSQL2003                                                                                                         
دستورات تعریف داده ها                                                                                                                      
ایجاد جدول موقت                                                                                                                             
ایجاد دید موقت: کلاز WITH                                                                                                              
عملگرهای اسکالر                                                                                                                               
کلاز UNIQUE                                                                                                                               
رویّه ای شدن زبان                                                                                                                             
ارث بری نوع                                                                                                                                    
استانده ODBC                                                                                                                               
مدیریت تراکنش                                                                                                                               
خواص تراکنش                                                                                                                                
اشاره ای به تکنیکهای کنترل همروندی تراکنشها                                                                                        
فصل سیزدهم:دیدهای رابطه ای                                                                                                         
دید در مدل رابطه ای                                                                                                                        
مزایا و معایب دید                                                                                                                              
نقش دید در تأمین استقلال داده ای                                                                                                      
دیدهای پذیرا                                                                                                                                   
مشکلات مهمتر دیدهای پذیرا                                                                                                              
دیدهای ناپذیرا                                                                                                                                  
فصل چهاردهم:طراحی منطقی پایگاه داده ها:روش بالا به پایین                                                                    
روش طراحی بالا به پایین                                                                                                                    
روش طراحی ترکیبی                                                                                                                         
طراحی پایگاه داده های رابطه ای                                                                                                          
روشهای طراحی ارتباط IS-A                                                                                                               
طراحی پایگاه داده های شیء گرا                                                                                                          
فصل پانزدهم:طراحی منطقی پایگاه داده ها نرمالترسازی رابطه ها                                                                 
ایده اصلی                                                                                                                                       
صورتهای نرمال                                                                                                                                 
معنای (تفسیر) وابستگی تابعی                                                                                                             
کاربردهای قواعد آرمسترانگ                                                                                                                 
پوش کانونیک                                                                                                                                  
شرح صورتهای نرمال                                                                                                                          
تجزیه بی حشو (بی کاست)                                                                                                                 
قضیه هیث                                                                                                                                      
تعریف وابستگی پیوندی (JD)                                                                                                              
تعریف رابطه DKNF                                                                                                                         
صورتهای نرمال دیگر                                                                                                                          
مزایا و معایب متدولوژی نرمالترسازی                                                                                                      
دلایل بروز افزونگی                                                                                                                             
فصل شانزدهم:طراحی فیزیکی پایگاه داده ها و تنظیم سیستم پایگاهی                                                          
تحلیل عوامل                                                                                                                                    
ضوابط تعیین بهترین ساختار ذخیره سازی                                                                                               
تنظیم سیستم پایگاهی                                                                                                                        
اطلاعات لازم در تنظیم سیستم پایگاهی                                                                                                  
تکنیک ایجاد رابطه (های) اضافی                                                                                                            
اصلاح پرسشها و تراکنشها                                                                                                                   
فصل هفدهم:بانک اطلاعات                                                                                                                
بانک اطلاعات چیست؟                                                                                                                        
مدل‌های بانک اطلاعات                                                                                                                      
دادگان                                                                                                                                           
امنیت و جامعیت                                                                                                                              
مفاهیمی دیگر                                                                                                                                  
مراحل طراحی بانک اطلاعات                                                                                                               
فصل هجدهم:تصویر ادراکی عام                                                                                                           
مدل EER                                                                                                                                      
انواع صفت                                                                                                                                       
مدل NIAM                                                                                                                                    
مدل کلاس‌ها                                                                                                                                  
الگوریتم نگاشت نمودار ER به جداول                                                                                                      
فصل نوزدهم:مبانی نطری مدل رابطه ای                                                                                               
مفاهیم                                                                                                                                           
گزینش و پرتو                                                                                                                                  
عملگرهای مجموعه‌ای                                                                                                                         
حساب رابطه‌ای دامنه‌ای                                                                                                                     
فصل بیستم:زبان پرس و جویSQL                                                                                                      
تعریف داده‌ها                                                                                                                                  
گروه‌های بندی داده‌ها                                                                                                                        
پرس و جو با قید “همه”                                                                                                                     
فصل بیست و یکم:وابستگی و نرمالسازی                                                                                               
افزونگی داده‌ها                                                                                                                                  
وابستگی تابعی                                                                                                                                 
امتیازهای مدل رابطه‌ای                                                                                                                       
فصل بیست و دوم:کاستی های مدل رابطه ای                                                                                         
کاربردهای سنتی                                                                                                                               
ارمغان‌های مدل‌های شیءگرا و شیء رابطه‌ای                                                                                            
ویژگی‌های غیرشیءگرایی                                                                                                                    
ویژگی‌های شیءگرایی                                                                                                                         
مقایسه و نتیجه‌گیری                                                                                                                               

منابع و مآخذ                                                                                                                                                           

بخش هایی از بسته درسی پایگاه داده پیشرفته

سیستم مدیریت پایگاه داده ­ها یکی از سیستم­های ذخیره و بازیابی اطلاعات است با توجه به معنای عام سیستم ذخیره و بازیابی اطلاعات: یعنی هر سیستمی که به کاربر برنامه­ساز یا نابرنامه­ساز امکان دهد تا اطلاعات خود را ذخیره، بازیابی و پردازش کند و احیاناً اطلاعات جدیدی را تولید نماید.

اصطلاح “ذخیره و بازیابی اطلاعات” از یک دیدگاه ویژسته می­تواند معنای دیگری هم داشته باشد: مجموعه­ای از الگوریتم­ها و تکنیکها که در ذخیره­سازی، بازیابی و پردازش اسناد، مدارک، متون، تصاویر و اصوات به کار می­روند. این گونه داده­ها ممکن است ساختمند، نیم ساختمند و یا حتی ناساختمند باشند. این الگوریتم­ها و تکنیک­ها نهایتاً در طراحی و تولید یک “سیستم” به کار گرفته می­شوند، سیستمی که به کاربر امکان می­دهد تا اطلاعات مورد نظرش را ذخیره، بازیابی و پردازش کند.

یادآوری تعریف داده

کلمه data ریشه لاتین دارد و در اصل از کلمه­ای در لاتین به معنای “دادن” مشتق می­شود و مفرد آن datum است.

برخی از تعاریف ارائه شده در متون چنین­اند:

داده عبارتست از نمایش ذخیره شده اشیاء فیزیکی، چیزهای مجرد، بوده­ها (واقعیات)، رویدادها یا موجودیتهای دیگر قابل مشاهده که در تصمیم­گیری به کار می­آیند [STAN 89].

داده عبارتست از هر جمله­ای از بوده­ها [LIPS 92].

بوده­های خام که معنای اندکی دارند مگر اینکه به صورتی منطقی سازماندهی شده باشند [ROB 93].

داده عبارتست از کلمه و/ یا عددی که معنای خاصی داشته باشد… [MODE 92].

داده عبارتس از بوده (واقعیت) یا هستِ معلوم که می­توان بوده یا هستِ دیگری را از آن استنباط کرد [DATE 03].

واقعیات شناخته شده که می­تواند ذخیره شود و معنای ضمنی دارد [ELMA 03].

یادآوری تعریف اطلاع

برخی از تعریفهای ارائه شده چنین­اند:

اطلاع به داده­ای اطلاق می­شود که توسط یک فرد یا سازمان برای تصمیم­گیری به کار می­رود [STAN 89].

اطلاع، داده پردازش شده است [LIPS 92].

اطلاع عبارتست از داده آراسته به صورتی معنادار [ROB 93].

اطلاع عبارتست از داده سازمان یافته که شناختی را منتقل می­کند. به بیان دیگر اطلاع، داده­ای است که سازمان یافته است تا چیزی به ما بگوید [MODE 92]. و عبارات کم و بیش مشابه که به نظر چندان دقیق نمی­رسند. اما ببینم ANSI در این مورد چه می­گوید. برای این مفهوم، ANSI تعریف زیر را ارائه کرده است:

معنایی که انسان به داده منتسب می­کند، از طریق قراردادهای شناخته شده­ای که در نمایش داده به کار می­روند.

اشاره­ای به مفهوم دانش

دانش عبارتست از نمایش نمادین جنبه­هایی از بخشی از جهان واقع (جهان مورد نظر یا محیط مطرح). آنگاه با توجه به این تعریف، یک “تکه دانش” را به مثابه مدلی از جنبه­ای از بخشی از جهان واقع می­بیند. جهان واقع می­تواند جهان واقعی یا غیرواقعی مثل آینده، جهان تخیلی و… باشد. سپس مثالهایی از تکه دانش ارائه می­کند از جمله:

“الف” و “ب” ازدواج کرده است.

“الف” کارمند شرکت “ش” است.

کارمند “ج” فکر می­کند که زندگی خوبی دارد.

پایگاه داده­ها چیست؟

اصطلاح پایگاه داده ­ها اصطلاحی است بسیار رایج و شناخته شده در دانش و تکنولوژی کامپیوتر، اما در تعریف این اصطلاح در متون آکادمیک و تکنیک عبارات یا جملات نه چندان یکسان آمده است. به جملات زیر توجه شود:

پایگاه داده­ها عبارتست از مجموعه­ای از داده­ها [SILB 06].

پایگاه داده­ها عبارتست از مجموعه­ای از داده­های منطقاً بهم مرتبط (و توصیف این داده­ها) که برای پاسخگویی به نیازهای اطلاعاتی یک سازمان طراحی شده­اند [CONN 05].

پایگاه داده عبارتست از مجموعه­ای از داده­های بهم مرتبط [ELMA 03].

پایگاه داده­ها عبارتست از داده­های نشان­دهنده اشیائی از بخشی از جهان واقع و مورد استفاده در یک کاربرد مشخص [GARD 99].

پایگاه داده­ها عبارتست از مجموعه­ای از داده­های پایا (مانا یا ماندگار) که در سیستمهای کاربردی در یک سازمان مورد استفاده قرار می­گیرند [DATE 03].

پایگاه داده­ها عبارتست از مجموعه­ای از فقره داده­های نامدار. یک فقره داده، در عمل می­تواند کلمه­ای از حافظه، صفحه­ای از دیسک، رکوردی از فایل یا حتی فیلدی از یک رکورد باشد [BERN 87].

پایگاه داده­ها در اساس چیزی بیش از مجموعه­ای از اطلاعات نیست که مدت زمان طولانی، حتی چندین سال، می­تواند وجود داشته باشد. در بیان عام، اصطلاح پایگاه داده­ها به مجموعه­ای از داده­ها اطلاق می­شود که توسط یک سیستم مدیریت پایگاه داده­ها، مدیریت می­شود [ULIM 02].

پایگاه داده­ها مجموعه­ای است از داده­ها، نوعاً نشان­دهندۀ (توصیفگر) فعالیتهای یک یا چند سازمان بهم مرتبط [RAMA 98].

تعریف پایگاه داده­ها

مجموعه­ای است از داده­های ذخیره شده و پایا، به صورت مجتمع (یکپارچه) (نه لزوماً همیشه بطور فیزیکی، بلکه حداقل بطور منطقی)، بهم مرتبط، حتی­الامکان با کمترین افزونگی، (دارای یک ساختار منطقی مبتنی بر یک مدل داده، توصیف شده بویژه در چارچوب همان مدل داده و نیز دارای معماری خاص)، تحت مدیریت یک سیستم کنترل متمرکز، مورد استفاده یک یا چند کاربر از یک (یا بیش از یک) “سیستم کاربردی”، بطور همروند و اشتراکی.

مراحل کلی کار در رهیافت فایلینگ

در این رهیافت اجمالاً اینکه:

نیازهای اطلاعاتی و پردازشی هر قسمت از محیط، که معمولاً بطور جداگانه مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته، برآورده شده و مشخصات نیازها تعیین می­شود.

مراحل کلاسیک اولیه لازم برای طراحی و تولید یک سیستم کاربردی برای هر قسمت انجام می­شود (به طرزی که مثلاً در درس “تحلیل و طراحی سیستمها” یا درس “مهندسی نرم­افزار” مطرح می­شود).

مشصخات هر سیستم و وظایف آن مشخص می­شود (از جمله با انجام تحلیل عملکردی).

تعدادی فایل طراحی می­شود.

مجموعه­ای از برنامه­های ایجاد فایلها، کنترل فایلها و پردازش فایلها طراحی و تولید می­شود. (مجموعه­ای از برنامه­های کاربردی).

از یک پیکربندی سخت­افزاری و نرم­افزاری مشخص استفاده می­شود. بویژه نرم­افزار واسط برای ایجاد محیط ذخیره­سازی اطلاعات، یک سیستم فایل (در متن یک سیستم عامل) است و گاه ممکن است از یک (یا بیش از یک) سیستم مدیریت داده­ها­ هم استفاده شود. زبان برنامه­سازی معمولاً یک (یا بیش از یک) زبان برنامه­سازی متعارف (سطح بالا) و گاه “مجموعه دستوراتی” از یک سیستم مدیریت داده­ها است.

تستهای لازم (تست مرحله اول با داده­های تستی و تست مرحله دوم و گاه مرحله سوم، با داده­های واقعی) انجام شده، سیستم کاربردی تنظیم می­شود.

نهایتاً برای هر قسمت یک سیستم کاربردی ایجاد و محیط فیزیکی ذخیره و بازیابی اطلاعات و سیستم بهره­برداری، از آن، خاص همان قسمت برپا می­شود. معمولاً واسطهای کاربر پسند هم برای کاربران نابرنامه ساز طراحی و ایجاد می­شوند.

در شکل 2-1 رهیافت فایلینگ یا ناپایگاهی دیده می­شود. در این شکل می­بینیم که:

هرقسمت از دانشگاه سیستم کاربردی خاص و جداگانه خود را دارد: مجموعه­ای از برنامه­های ایجادکننده تعدادی فایل و نیز برنامه­های عمل­کننده در این فایلها و بهره­برداری از آنها و نیز طبعاً از فایلهای ذخیره شده که محیط ذخیره­سازی را تشکیل می­دهند.

فایلهای هر قسمت ساختار، فرمت و استراتژی دستیابی (و تا حدی ضوابط ایمنی (امنیت)) خاص خود را دارند.

در هر سه محیط ذخیره­سازی داده­هایی در مورد نوع موجودیت دانشجو وجود دارد و حداقل بخشی از داده­های پایه­ای در مورد این نوع موجودیت، در هر سه محیط ذخیره­سازی تکرار می­شود (افزونگی)، از جمله: شماره، نام، نام خانوادگی، سال تولد، نام پدر، شماره شناسنامه، آدرس، محل تولد، سال ورود، رشته و… و البته در هر یک از سه محیط ذخیره­سازی، داده­های دیگری هم، خاص هر یک از آنها، ذخیره می­شود.

معایب رهیافت فایلینگ

حال ببینیم رهیافت فایلینگ چه معایبی دارد؟ برخی از معایب آن عبارتند از:

عدم وجود محیط مجتمع ذخیره­سازی اطلاعات و عدم وجود سیستم یکپارچه

عدم وجود سیستم کنترل متمرکز روی کل داده­های سازمان

تکرار در ذخیره­سازی اطلاعات

عدم امکانِ اعمال مجموعه واحدی از استانده­ها (استانداردها) در مراحل مختلف مطالعه و تحلیل، تعیین مشخصات فنی، طراحی، پیاده­سازی، تولید، نگهداری، گسترش و بهره­برداری از سیستمهای کاربردی

عدم وجود ضوابط ایمنی کارا و مطمئن

خطر بروز پدیده ناسازگاری داده­ها (در بیان مقدماتی از جمله ناهمخوانی داده­ها: مثلاً بروز داده­های متناقض در مورد یک یا چند نمونه موجودیت که خود ناشی از عدم انجام بهنگام­سازی منتشر شونده (افزونگی کنترل نشده) و عدم رعایت قواعد و محدودیتهای ناظر به داده­های ذخیره شده است. در این­باره در گفتار دهم و دوازدهم بحث خواهد شد.

عدم امکان اشتراکی شدن داده­ها و یا اشتراک داده­ها در حد ضعیف (مگر اینکه سیستم کاربردی در محیط سیستم مشتری/ خدمتگزار ایجاد شود. به گفتار نهم مراجعه شود).

مصرف نابهینه امکانات سخت­افزاری و نرم­افزاری

حجم زیاد برنامه­سازی و استفاده نابهینه از مهارت و وقت تیمهای برنامه­سازی

دشواری در گسترش سیستم کاربردی و ایجاد کاربردهای جدید

و نیز معایبی دیگر که پس از آگاهی از مزایای رهیافت پایگاهی به آنها پی خواهیم برد، از جمله یک عیب بسیار مهم:

وابسته بودن برنامه­های کاربردی به محیط ذخیره­سازی داده­ها (به فایلها)

مراحل کلی کار در رهیافت پایگاهی (بحث مقدماتی)

در رهیافت پایگاهی اجمالاً اینکه:

نیازهای اطلاعاتی و پردازشی همه قسمتهای مورد نظر مدیریت کل سازمان (در مثال ما، مدیریت دانشگاه) توسط یک گروه مورد مطالعه، بررسی و تحلیل قرار می­گیرند (با هدف ایجاد یک سیستم یکپارچه، البته نه لزوماً بطور فیزیکی و جغرافیایی). درواقع شناخت محیط و مهندسی نیازها انجام می­شود.

مشخصات سیستم جامع (یکپارچه) کاربردی و وظایف آن تعیین می­شود (با انجام تحلیل عملکردی و با استفاده از یک متدولوژی تحلیل و طراحی سیستم).

یک (یا چند) پیکربندی سخت­افزاری- نرم­افزاری انتخاب می­شود.

از یک (یا چند) سیستم مدیریت به عنوان سیستم متمرکز استفاده می­شود.

داده­های سازمان، به شرحی که خواهیم دید، مدلسازی معنایی می­شوند.

طراحی پایگاه داده­ها در سطوح لازم انجام می­شود (این طراحی بطوریکه خواهیم دید، در سطح منطقی براساس یک ساختار داده (از یک مدل داده) و به منظور تأمین سطوح انتزاعی پایگاه داده­ها، و نیز در سطح فیزیکی (طراحی فایلها) انجام می­شود.

مجموعه­ای از برنامه­های ایجاد و کنترل پایگاه داده­ها طراحی و تولید می­شود (موسوم به برنامه­های تعریف داده­ها و کنترل داده­ها).

محیط واحد و مجتمع ذخیره­سازی و مشترک بین کاربران مختلف، ایجاد می­شود.

واسطهای کاربرپسند مورد نیاز، طراحی و تولید می­شوند.

برای مشاوره اینجا بزنید