باتباع المبادئ الموضحة في هذه المقالة، يمكنك إنشاء قاعدة بيانات تعمل كما هو متوقع ويمكن تكييفها مع المتطلبات الجديدة في المستقبل. سننظر في المبادئ الأساسية تصميم قاعدة البيانات، بالإضافة إلى طرق تحسينها.
عملية تصميم قاعدة البيانات
قاعدة بيانات منظمة بشكل صحيح:
- يساعد على توفير مساحة القرص عن طريق إزالة البيانات غير الضرورية؛
- يحافظ على دقة البيانات وسلامتها؛
- يوفر سهولة الوصول إلى البيانات.
يتضمن تطوير قاعدة البيانات المراحل التالية:
- تحليل المتطلبات أو تحديد غرض قاعدة البيانات؛
- تنظيم البيانات في الجداول.
- تحديد المفاتيح الأساسية وتحليل العلاقات؛
- تطبيع الجداول.
دعونا نفكر في كل منهما مرحلة تصميم قاعدة البياناتالمزيد من التفاصيل. يرجى ملاحظة أن هذا البرنامج التعليمي يغطي نموذج قاعدة البيانات العلائقية الخاص بـ Edgar Codd، المكتوب بلغة SQL ( بدلاً من النماذج الهرمية أو الشبكية أو الكائنية).
تحليل المتطلبات: تحديد الغرض من قاعدة البيانات
على سبيل المثال، إذا كنت تقوم بإنشاء قاعدة بيانات لمكتبة عامة، فأنت بحاجة إلى التفكير في كيفية وصول القراء وأمناء المكتبات إلى قاعدة البيانات.
فيما يلي بعض الطرق لجمع المعلومات قبل إنشاء قاعدة بيانات:
- إجراء مقابلات مع الأشخاص الذين سيستخدمونها؛
- تحليل نماذج الأعمال مثل الفواتير والجداول الزمنية والاستطلاعات؛
- النظر في جميع أنظمة البيانات الموجودة ( بما في ذلك الملفات المادية والرقمية).
ابدأ بجمع البيانات الموجودة التي سيتم تضمينها في قاعدة البيانات. بعد ذلك، حدد أنواع البيانات التي تريد حفظها. وكذلك الكائنات التي تصف هذه البيانات. على سبيل المثال:
العملاء
- عنوان؛
- المدينة، الولاية، الرمز البريدي؛
- عنوان البريد الإلكتروني.
بضائع
- اسم؛
- سعر؛
- الكميه في المخزن؛
- الكمية للطلب.
طلبات
- رقم الأمر؛
- مندوب مبيعات؛
- تاريخ؛
- منتج؛
- كمية؛
- سعر؛
- سعر.
عند تصميم قاعدة بيانات علائقية، ستصبح هذه المعلومات لاحقًا جزءًا من قاموس البيانات، الذي يصف الجداول والحقول في قاعدة البيانات. قم بتقسيم المعلومات إلى أصغر أجزاء ممكنة. على سبيل المثال، فكر في تقسيم حقول عنوان الشارع والولاية حتى تتمكن من تصفية الأشخاص حسب الولاية التي يعيشون فيها.
بمجرد أن تقرر ما هي البيانات التي سيتم تضمينها في قاعدة البيانات، ومن أين ستأتي البيانات، وكيف سيتم استخدامها، يمكنك البدء في التخطيط لقاعدة البيانات الفعلية.
هيكل قاعدة البيانات: اللبنات الأساسية
والخطوة التالية هي تمثيل قاعدة البيانات بشكل مرئي. للقيام بذلك، عليك أن تعرف بالضبط كيف يتم تنظيم قواعد البيانات العلائقية. داخل قاعدة البيانات، يتم تجميع البيانات ذات الصلة في جداول، يتكون كل منها من صفوف وأعمدة.
لتحويل قوائم البيانات إلى جداول، ابدأ بإنشاء جدول لكل نوع من الكائنات، مثل المنتجات والمبيعات والعملاء والأوامر. هنا مثال:
كل صف في الجدول يسمى سجل. تتضمن السجلات معلومات حول شيء ما أو شخص ما، مثل عميل محدد. أعمدة (وتسمى أيضًا الحقول أو السمات)تحتوي على نفس نوع المعلومات التي يتم عرضها لكل سجل، على سبيل المثال، عناوين جميع العملاء المدرجين في الجدول.
لضمان الاتساق عبر السجلات عند تصميم نموذج قاعدة البيانات، قم بتعيين نوع البيانات المناسب لكل عمود. تتضمن أنواع البيانات الشائعة ما يلي:
- CHAR - طول نص محدد؛
- VARCHAR - نص بأطوال مختلفة؛
- النص - كمية كبيرة من النص؛
- INT هو عدد صحيح موجب أو سالب؛
- FLOAT، DOUBLE — أرقام الفاصلة العائمة؛
- BLOB - البيانات الثنائية.
توفر بعض أنظمة إدارة قواعد البيانات أيضًا نوع بيانات "ترقيم تلقائي"، والذي يقوم تلقائيًا بإنشاء رقم فريد في كل صف.
في التمثيل المرئي لقاعدة البيانات، سيتم تمثيل كل جدول بكتلة في الرسم التخطيطي. يجب أن يوضح رأس كل كتلة ما تصفه البيانات الموجودة في هذا الجدول، ويجب إدراج السمات أدناه:
في تصميم قاعدة بيانات المعلوماتعليك أن تقرر أي السمات، إن وجدت، ستكون بمثابة المفتاح الأساسي لكل جدول. المفتاح الأساسي ( بي كيه) هو معرف فريد لهذا الكائن. ومن خلاله يمكنك تحديد بيانات عميل معين، حتى لو كنت تعرف تلك القيمة فقط.
يجب أن تكون السمات المختارة كمفاتيح أساسية فريدة وغير قابلة للتغيير ولا يمكن ضبطها على NULL ( لا يمكن أن تكون فارغة). لهذا السبب، تعد أرقام الطلب وأسماء المستخدمين بمثابة مفاتيح أساسية مناسبة، لكن أرقام الهواتف أو العناوين ليست كذلك. يمكنك أيضًا استخدام عدة حقول في نفس الوقت كمفتاح أساسي ( وهذا ما يسمى بالمفتاح المركب).
عندما يحين وقت إنشاء قاعدة البيانات الفعلية، يمكنك تنفيذ البنية المنطقية والمادية من خلال لغة تعريف البيانات التي يدعمها نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) الخاص بك.
تحتاج أيضًا إلى تقييم حجم قاعدة البيانات الخاصة بك للتأكد من حصولك على مستوى الأداء المطلوب وأن لديك مساحة كافية لتخزين البيانات.
خلق العلاقات بين الكيانات
والآن بعد أن تم تحويل البيانات إلى جداول، نحتاج إلى تحليل العلاقات بينها. يتم تحديد مدى تعقيد قاعدة البيانات من خلال عدد العناصر المتفاعلة بين جدولين مرتبطين. يساعد تحديد التعقيد على ضمان تقسيم بياناتك إلى جداول بالطريقة الأكثر فعالية.
يمكن ربط كل كائن مع كائن آخر باستخدام أحد أنواع العلاقات الثلاثة:
التواصل الفردي
عندما يكون هناك مثيل واحد فقط للكائن A لكل مثيل للكائن B، يُقال أن لديهم علاقة رأس برأس ( غالبًا ما يُشار إليه بـ 1:1). يمكنك الإشارة إلى هذا النوع من العلاقة في مخطط ER بخط يحتوي على شرطة في كل نهاية:
إذا لم يكن لديك أي سبب لفصل هذه البيانات عند تصميم قواعد البيانات وتطويرها، تشير العلاقة 1:1 عادةً إلى أنه من الأفضل دمج هذه الجداول في جدول واحد.
ولكن في ظل ظروف معينة، يكون من المنطقي إنشاء جداول ذات علاقات 1:1. إذا كان لديك حقل بيانات اختياري، مثل "الوصف"، والذي تم تركه فارغًا للعديد من السجلات، فيمكنك نقل كافة الأوصاف إلى جدول منفصل، مما يؤدي إلى إزالة الحقول الفارغة وتحسين أداء قاعدة البيانات.
للتأكد من أن البيانات مرتبطة بشكل صحيح، ستحتاج إلى تضمين عمود واحد متطابق على الأقل في كل جدول. على الأرجح سيكون هذا هو المفتاح الأساسي.
التواصل من واحد إلى متعدد
تحدث هذه العلاقات عندما يرتبط سجل في جدول واحد بسجلات متعددة في جدول آخر. على سبيل المثال، قد يقدم أحد العملاء العديد من الطلبات، أو قد يكون لدى القارئ عدة كتب مستعارة من المكتبة. تتم الإشارة إلى علاقات واحد إلى متعدد (1:M) من خلال ما يسمى بعلامة قدم الغراب، كما في هذا المثال:
لتنفيذ علاقة 1:M، أضف المفتاح الأساسي من الجدول "واحد" كسمة إلى الجدول الآخر. إذا تم تحديد المفتاح الأساسي بهذه الطريقة في جدول آخر، فإنه يسمى مفتاح خارجي. الجدول الموجود على الجانب "1" من العلاقة هو الجدول الأصلي للجدول الفرعي على الجانب الآخر.
التواصل بين العديد من الأشخاص
عندما يمكن ربط عدة كائنات في الجدول بعدة كائنات في جدول آخر. يقولون أن لديهم اتصال" الكثير للكثيرين» ( م: ن). على سبيل المثال، في حالة الطلاب والدورات، حيث يمكن للطالب أن يأخذ العديد من الدورات، ويمكن أن يحضر كل دورة العديد من الطلاب.
في مخطط ER، يتم تمثيل هذه العلاقات باستخدام الأسطر التالية:
عند تصميم بنية قاعدة البيانات، من المستحيل تنفيذ هذا النوع من الاتصال. بدلاً من ذلك، تحتاج إلى تقسيمها إلى علاقتين رأس بأطراف.
للقيام بذلك، تحتاج إلى إنشاء كيان جديد بين هذين الجدولين. إذا كانت هناك علاقة M:N بين المبيعات والمنتجات، فيمكنك استدعاء هذا الكائن الجديد " Sold_products"، حيث سيحتوي على بيانات لكل عملية بيع. سيكون لكل من جدول المبيعات وجدول المنتجات علاقة 1:M مع Sold_products. يُطلق على هذا النوع من الكائنات المتوسطة اسم جدول الارتباط أو الكائن النقابي أو جدول الارتباط في نماذج مختلفة.
سيتوافق كل إدخال في جدول العلاقة مع كيانين من الجداول المجاورة. على سبيل المثال، قد يبدو جدول الاتصالات بين الطلاب والدورات التدريبية كما يلي:
إلزامية أم لا؟
هناك طريقة أخرى لتحليل الاتصالات وهي النظر في أي جانب من العلاقة يجب أن يكون موجودًا حتى يوجد الجانب الآخر. يمكن وضع علامة على الجانب الاختياري بدائرة على الخط. على سبيل المثال، يجب أن تكون الدولة موجودة حتى يكون لها ممثل في الأمم المتحدة، وليس العكس:
يمكن أن يكون هناك شيئين مترابطين ( لا يمكن لأحد أن يوجد بدون الآخر).
اتصالات العودية
في بعض الأحيان، عند تصميم قاعدة بيانات، يشير الجدول إلى نفسه. على سبيل المثال، قد يحتوي جدول الموظفين على سمة "مدير" تشير إلى شخص آخر في نفس الجدول. وهذا ما يسمى الروابط العودية.
اتصالات اضافية
الاتصالات الدخيلة هي تلك التي يتم التعبير عنها أكثر من مرة. عادةً، يمكنك حذف إحدى هذه العلاقات دون فقدان أي معلومات مهمة. على سبيل المثال، إذا كان الكائن "الطلاب" له علاقة مباشرة مع كائن آخر يسمى "المعلمين"، ولكن لديه أيضًا علاقة غير مباشرة مع المعلمين من خلال "المواضيع"، فأنت بحاجة إلى إزالة العلاقة بين "الطلاب" و"المعلمين". لأن الطريقة الوحيدة لتعيين المعلمين للطلاب هي من خلال المواد.
تطبيع قاعدة البيانات
بعد التصميم الأولي لقاعدة البيانات، يمكنك تطبيق قواعد التسوية للتأكد من تنظيم الجداول بشكل صحيح.
وفي الوقت نفسه، لا تحتاج جميع قواعد البيانات إلى التطبيع. بشكل عام، قواعد البيانات التي تحتوي على معالجة المعاملات في الوقت الحقيقي ( OLTP)، يجب أن يتم تطبيعها.
قواعد البيانات ذات المعالجة التحليلية التفاعلية ( OLAP)، مما يسمح بتحليل البيانات بشكل أسهل وأسرع، ويمكن أن يكون أكثر فعالية مع درجة معينة من عدم التسوية. المعيار الرئيسي هنا هو سرعة العمليات الحسابية. يتضمن كل نموذج أو مستوى من التطبيع قواعد مرتبطة بالنماذج السفلية.
الشكل الأول للتطبيع
الشكل الأول للتطبيع ( مختصر 1NF) تنص على أنه خلال تصميم قاعدة البيانات المنطقيةيمكن أن تحتوي كل خلية في الجدول على قيمة واحدة فقط، وليس قائمة قيم. لذلك، جدول مثل الجدول أدناه لا يتوافق مع 1NF:
قد ترغب في التغلب على هذا القيد عن طريق تقسيم البيانات إلى أعمدة إضافية. ولكن هذا أيضًا مخالف للقواعد: الجدول الذي يحتوي على مجموعات من السمات المكررة أو ذات الصلة الوثيقة لا يتوافق مع الشكل الأول للتطبيع. على سبيل المثال، الجدول أدناه لا يتوافق مع 1NF:
بدلاً من ذلك، أثناء تصميم قاعدة البيانات الفعلية، قم بتقسيم البيانات إلى جداول أو سجلات متعددة حتى تحتوي كل خلية على قيمة واحدة فقط ولا توجد أعمدة إضافية. تعتبر هذه البيانات مقسمة إلى أصغر حجم قابل للاستخدام. في الجدول أعلاه، يمكنك إنشاء جدول إضافي " تفاصيل المبيعات"، والذي سيطابق منتجات محددة مع المبيعات. "المبيعات" سيكون لها علاقة 1:M مع " تفاصيل المبيعات».
الشكل الثاني من التطبيع
الشكل الثاني من التطبيع ( 2NF) ينص على أن كل سمة يجب أن تعتمد بالكامل على المفتاح الأساسي. يجب أن تعتمد كل سمة بشكل مباشر على المفتاح الأساسي بأكمله، وليس بشكل غير مباشر من خلال سمة أخرى.
على سبيل المثال، تعتمد السمة "العمر" على "عيد الميلاد"، والتي تعتمد بدورها على "معرف الطالب"، ولها اعتماد وظيفي جزئي. لن يتوافق الجدول الذي يحتوي على هذه السمات مع الشكل الثاني للتطبيع.
بالإضافة إلى ذلك، فإن الجدول الذي يحتوي على مفتاح أساسي يتكون من عدة حقول ينتهك النموذج الثاني من التسوية إذا كان واحد أو أكثر من الحقول لا يعتمد على كل جزء من المفتاح.
وبالتالي، فإن الجدول الذي يحتوي على هذه الحقول لن يتطابق مع النموذج الثاني من التسوية، نظرًا لأن سمة "اسم المنتج" تعتمد على معرف المنتج، ولكن ليس على رقم الطلب:
- رقم الطلب (المفتاح الأساسي)؛
- معرف المنتج (المفتاح الأساسي)؛
- اسم المنتج.
الشكل الثالث للتطبيع
الشكل الثالث للتطبيع ( 3NF) : يجب أن يكون كل عمود غير رئيسي مستقلاً عن كل عمود آخر. إذا كان في تصميم قاعدة البيانات العلائقيةيؤدي تغيير قيمة في عمود واحد غير رئيسي إلى تغيير في قيمة أخرى، وهذا الجدول لا يتوافق مع الشكل الثالث من التطبيع.
وفقًا لـ 3NF، لا يمكنك تخزين أي بيانات مشتقة في جدول، مثل عمود "الضريبة"، والذي يعتمد في المثال أدناه بشكل مباشر على التكلفة الإجمالية للطلب:
وفي وقت ما، تم اقتراح أشكال إضافية من التطبيع. بما في ذلك نموذج Boyce-Codd للتطبيع، والأشكال من أربعة إلى ستة، وتطبيع مفتاح المجال، ولكن الثلاثة الأولى هي الأكثر شيوعًا.
بيانات متعددة الأبعاد
قد يحتاج بعض المستخدمين إلى الوصول إلى طرق عرض متعددة لنفس نوع البيانات، خاصة في قواعد بيانات OLAP. على سبيل المثال، قد يرغبون في معرفة المبيعات حسب العميل والبلد والشهر. في هذه الحالة، من الأفضل إنشاء جدول مركزي يمكن الرجوع إليه بواسطة جداول العميل والبلد والشهر. على سبيل المثال:
قواعد سلامة البيانات
باستخدام أيضا أدوات تصميم قاعدة البياناتمن الضروري تكوين قاعدة البيانات مع مراعاة القدرة على التحقق من البيانات للتأكد من امتثالها لقواعد معينة. تقوم العديد من أنظمة إدارة قواعد البيانات، مثل Microsoft Access، تلقائيًا بتطبيق بعض هذه القواعد.
تنص قاعدة التكامل على أن المفتاح الأساسي لا يمكن أن يكون فارغًا أبدًا. إذا كان المفتاح يتكون من عدة أعمدة، فلا يمكن أن يكون أي منها فارغًا. وبخلاف ذلك، قد يحدّد الإدخال بشكل غامض.
تتطلب قاعدة التكامل المرجعي أن يتم تعيين كل مفتاح خارجي محدد في جدول واحد إلى مفتاح أساسي واحد في الجدول الذي يشير إليه. إذا تم تغيير المفتاح الأساسي أو حذفه، فيجب تنفيذ هذه التغييرات في كافة الكائنات المشار إليها بواسطة هذا المفتاح في قاعدة البيانات.
تضمن قواعد تكامل منطق الأعمال توافق البيانات مع معلمات منطقية معينة. على سبيل المثال، يجب أن يكون وقت الاجتماع ضمن ساعات العمل القياسية.
إضافة الفهارس وطرق العرض
الفهرس عبارة عن نسخة مرتبة من عمود واحد أو أكثر بقيم مرتبة تصاعديًا أو تنازليًا. تتيح لك إضافة فهرس العثور على السجلات بشكل أسرع. بدلاً من إعادة الفرز لكل استعلام، يمكن للنظام الوصول إلى السجلات بالترتيب المحدد بواسطة الفهرس.
على الرغم من أن الفهارس تعمل على تسريع عملية استرداد البيانات، إلا أنها يمكن أن تبطئ إضافة البيانات وتحديثها وحذفها لأنه يجب إعادة بناء الفهرس كلما تغير السجل.
العرض هو طلب محفوظ للبيانات. يمكن أن تتضمن طرق العرض بيانات من جداول متعددة أو تعرض جزءًا من جدول.
خصائص متقدمة
بعد تصميم نموذج قاعدة البياناتيمكنك تحسين قاعدة البيانات الخاصة بك باستخدام الخصائص المتقدمة مثل نص التعليمات وأقنعة الإدخال وقواعد التنسيق التي تنطبق على مخطط أو عرض أو عمود محدد. وتتمثل ميزة هذه الطريقة في أنه بما أن هذه القواعد مخزنة في قاعدة البيانات نفسها، فإن عرض البيانات سيكون متسقًا عبر البرامج المتعددة التي تصل إلى البيانات.
SQL وUML
لغة تصميم موحدة ( UML) هي طريقة مرئية أخرى للتعبير عن الأنظمة المعقدة التي تم إنشاؤها بلغة موجهة للكائنات. بعض المفاهيم المذكورة في هذا البرنامج التعليمي معروفة بأسماء مختلفة في UML. على سبيل المثال، يُعرف الكائن في UML بالفئة.
لا يتم استخدام UML كثيرًا هذه الأيام. يتم استخدامه هذه الأيام أكاديميًا وفي التواصل بين مطوري البرامج وعملائهم.
جيد سيئ
قاعدة البيانات هي مستودع بيانات يتم تخزين البيانات فيه بطريقة منظمة.
وهذا يسهل وظائف مثل استرجاع البيانات الجديدة وتحديثها وإضافتها. تتمتع قواعد البيانات بالعديد من الاستخدامات والفوائد عندما يتعلق الأمر بكميات كبيرة من البيانات.
هل تعرف أن؟
لقد أدى "تكامل قواعد البيانات" إلى ثورة في قطاعات الأعمال وتكنولوجيا المعلومات والتعليم من خلال توفير مجموعة واسعة من الإمكانات لإدارة البيانات وتحليلها.
هيكل قاعدة البيانات
يتكون نظام قاعدة البيانات من العناصر التالية:
الجداول:يتم تخزين البيانات في صفوف (سجلات) وأعمدة (حقول).
الأشكال:تم تصميم النماذج لغرض إدخال بيانات جديدة. لتسهيل عملية إضافة المعلومات إلى قاعدة البيانات من خلال نموذج، بدلاً من إدخال البيانات مباشرةً في الجدول، دون حدوث أخطاء.
الطلبات:تتم كتابة الاستعلامات لاسترداد الصفوف و/أو الأعمدة بناءً على حالة محددة مسبقًا.
وأشهر قواعد البيانات هي: MySQL، SAP، Oracle، IBM DB2 وغيرها. يتم استخدام نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) أو "نظام إدارة قاعدة البيانات" كواجهة للتواصل بين المستخدم وقاعدة البيانات.
ما هي قواعد البيانات وأين يتم استخدامها؟
تخزين/إدراج البيانات:تتضمن المرحلة الأولية (قبل إدخال البيانات) إنشاء هياكل بيانات مثل الجداول (مع العدد المطلوب من الصفوف والأعمدة). ثم يتم إدخال البيانات في هذا الهيكل.
استعادة البيانات:تُستخدم قواعد البيانات عندما تحتاج البيانات التي سيتم تخزينها بكميات كبيرة إلى البحث المستمر. وهذا يجعل عملية استرجاع معلومات محددة أسهل.
بيانات التعديل:لا تحتاج البيانات الثابتة إلى التحديث. ومع ذلك، تحتاج البيانات الديناميكية إلى تعديل مستمر. النظر في عمر الموظفين في المنظمة. ويجب تحديثه كل عام (تحديث دوري).
مثال
فكر في نادٍ ترفيهي يضم عددًا كبيرًا من الأشخاص المسجلين. يجب على السكرتير أن يراقب باستمرار تفاصيل الاتصال لجميع المستخدمين المسجلين. إذا تم تخزين هذه السجلات في سلسلة من الأوصاف أو القوائم الفنية، فإن تغيير التفاصيل يعد مهمة تستغرق وقتًا طويلاً. لأنه يجب أن يتم استخراج البيانات وتعديلها على جميع الأوراق التي تحتوي على هذه السجلات من أجل الحفاظ على الاتساق. ولذلك، فمن المستحسن استخدام قاعدة بيانات محددة جيدا.
فوائد قواعد البيانات
سعة التخزين:تقوم قواعد البيانات بتخزين كمية أكبر من البيانات مقارنة بمخازن البيانات الأخرى. يمكن أن تتناسب البيانات الصغيرة الحجم مع جداول البيانات أو المستندات. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بالبيانات الثقيلة، فإن قواعد البيانات هي الخيار الأفضل.
اقتران البيانات:يمكن ربط سجلات البيانات من جداول منفصلة. يعد ذلك ضروريًا عند وجود جزء معين من البيانات في أكثر من جدول واحد. على سبيل المثال، قد تكون معرفات الموظفين موجودة في بيانات مثل "كشوف المرتبات" بالإضافة إلى "الموظفين". يعد التواصل ضروريًا للحصول على تغييرات متسقة عبر أماكن متعددة ونفس البيانات.
تعدد المستخدمين:يمكن منح الأذونات للوصول المتعدد إلى قاعدة البيانات. يتيح ذلك لمستخدمين متعددين (أكثر من واحد) الوصول إلى البيانات ومعالجتها في وقت واحد.
حذف البيانات:إزالة طلبات البيانات غير المرغوب فيها من قاعدة البيانات. في مثل هذه الحالات، يجب حذف السجلات من كافة الجداول ذات الصلة لتجنب أي انتهاك للبيانات. من الأسهل بكثير حذف السجلات من قاعدة البيانات باستخدام الاستعلامات أو النماذج بدلاً من حذفها من مصادر البيانات الأخرى مثل الجداول.
أمن البيانات:يتم الاحتفاظ بملفات البيانات آمنة في معظم الحالات. تضمن هذه الميزة عدم حصول المهاجمين على وصول غير قانوني إلى البيانات والحفاظ على جودتها.
يستورد:هذه نقطة أخرى مهمة في استخدام قواعد البيانات. يسمح لك باستيراد كائنات خارجية (بيانات من قواعد بيانات أخرى). يتم الاستيراد بشكل أساسي لجدول أو استعلام. عند الإدخال، تقوم قاعدة البيانات بإنشاء نسخة من الكائن المستورد.
يصدّر:في هذه الحالة، يتم استيراد الجداول أو الاستعلامات بواسطة قواعد بيانات أخرى.
روابط البيانات:يتم ذلك لتجنب إنشاء نسخة من الكائن في قاعدة البيانات. يتم تعريف الارتباط لكائن قاعدة البيانات المصدر المطلوبة.
فرز / تصفية البيانات:يمكن تطبيق عوامل التصفية على البيانات التي لها نفس قيم البيانات. مثال على البيانات المتطابقة يمكن أن يكون أسماء موظفي مؤسسة ذات أسماء عائلية أو أسماء أولية مماثلة. وبالمثل، يمكن فرز البيانات إما بترتيب تصاعدي أو تنازلي. وهذا يساعد في عرض النتائج أو طباعتها بالترتيب المطلوب.
فهرسة قاعدة البيانات:تحتوي معظم قواعد البيانات على فهرس للبيانات المخزنة، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة وقت الوصول. حقيقة أن استرجاع البيانات الخطية تستغرق وقتًا طويلاً تجعل هذه الميزة هي الأكثر شيوعًا.
التغييرات المستمرة في البيانات ذات الصلة:يمكن ربط الجداول التي تحتوي على بيانات مشتركة بمفاتيح (أساسية، ثانوية، وما إلى ذلك). تعتبر المفاتيح مفيدة جدًا لأن التغييرات التي يتم إجراؤها على التنظيم العام في جدول واحد تنعكس أيضًا في الجداول المرتبطة.
يقلل من التكاليف العامة:يستغرق نقل البيانات الكثير من الوقت. تتم المعاملات من خلال الاستعلامات بسرعة كبيرة، مما ينتج عنه نتائج أسرع.
تعمل قواعد البيانات على تبسيط الهدف الكامل لتخزين المعلومات والوصول إليها. ومع ذلك، يلزم التفكير المدروس من جانب منشئ قاعدة البيانات حتى يكون لديه قاعدة البيانات الأكثر فعالية قدر الإمكان.
الغرض الرئيسي من هذا البرنامج هو إنشاء قواعد بيانات يمكن ربطها بالمشاريع الصغيرة والشركات الكبيرة والعمل معها. وبمساعدتها، ستتمكن من إدارة البيانات وتحرير المعلومات وتخزينها بسهولة.
هيكل مايكروسوفت أكسس
أما سهولة الاستخدام فتتحقق بفضل وجود العناصر الأساسية التي تلعب دورا حيويا في تحليل ومعالجة بيانات قاعدة البيانات. ومن بين العناصر الرئيسية ما يلي:
- الجدول - عنصر يقوم بتخزين المعلومات الأساسية بتنسيق معين (رقمي، نصي، رسومي، إلخ)؛
- الاستعلام - وسيلة للوصول إلى العناصر ذات الصلة أو قواعد البيانات الأخرى أو برامج الطرف الثالث؛
- النموذج - عرض المعلومات أو البيانات في شكل سهل الاستخدام؛
- تقرير - إخراج النتائج المعالجة؛
- الماكرو - عنصر قابل للتنفيذ يسمح لك بتنفيذ إجراءات معينة عند وقوع حدث ما، وإنشاء طلب، وإنشاء تقرير؛
- الوحدة النمطية - أدوات لغة Visual Basic التي تتيح لك توسيع قدرات البرنامج بشكل كبير عن طريق إنشاء إجراءات واستخدام العديد من الوظائف.
التواصل مع البرامج الأخرى وقواعد البيانات الخارجية
كما هو واضح بالفعل، يعد Access برنامجًا يسمح لك ليس فقط باستخدام بياناتك التي أدخلها المستخدم، ولكن أيضًا لربطها ببعضها البعض. تتيح إمكانيات التطبيق إمكانية استيراد المعلومات من تطبيقات أخرى (FoxPro، وParadox، وExcel، وWord، وما إلى ذلك). لتبسيط الإجراءات، لا يمكن استيراد البيانات، بل يمكن ربطها، ليس فقط مع البرامج المحددة، ولكن أيضًا مع المصادر الموجودة في بيئة الشبكة أو على الإنترنت.
يتم تنفيذ عملية الربط نفسها على أساس استعلامات مشابهة لكيفية عمل قواعد بيانات SQL (يدعمها Access أيضًا).
الخلق على أساس القالب
في Access، الجدول هو العنصر الرئيسي. في المظهر، يشبه هذا المكون إلى حد كبير جداول Excel، ولكن إمكانيات Access أوسع بكثير، ومبادئ العمل مع هذه العناصر لها ميزاتها المميزة.
ومع ذلك، يمكنك إنشاء قاعدة البيانات الخاصة بك عند بدء تشغيل البرنامج بكل بساطة. بعد ظهور نافذة الترحيب، يُتاح للمستخدم اختيار القوالب، التي سيتم على أساسها إنشاء بنية قاعدة البيانات المستقبلية في شكل جدول. هذا هو ما يسمى عرض وراء الكواليس. يمكنك هنا العثور على قوالب مدمجة مفيدة لأداء مهام محددة، أو البحث في مورد Microsoft الرسمي إذا لم يلبي أي منها في القائمة احتياجات المستخدم (على الرغم من أن هذا غير مرجح).
قاعدة البيانات من الصفر
إذا لم يكن هناك شيء يناسب المستخدم ويريد إنشاء قاعدة بيانات بنفسه، عند إنشاء ملف جديد، فأنت بحاجة إلى تحديد قاعدة بيانات فارغة في القائمة المقابلة. هناك بعض القيود التي يجب مراعاتها هنا. على سبيل المثال، لا تدعم قواعد بيانات سطح المكتب النشر عبر الإنترنت، ولا تدعم قواعد بيانات الويب بعض وظائف القواعد السابقة.
بعد إنشاء الجدول الأولي، يمكنك المتابعة لإدخال البيانات. يرجى ملاحظة أنه لا يمكن إدخال البيانات إلا في الأعمدة والصفوف المجاورة. كما يجب ألا تضيف خلايا فارغة بينها كما تفعل في Excel. بالإضافة إلى ذلك، فإن الشرط الأكثر أهمية هو أن كل عمود يجب أن يحتوي على نوع واحد فقط من البيانات، مما يعني أنه إذا كان التنسيق الأصلي هو التاريخ والوقت، فلن يتم التعرف على المعلومات المستندة إلى الأس التي تم إدخالها في العمود. لذلك، إن أمكن، تحتاج إلى تخطيط الجدول من هذا المنظور. لتبسيط العمل، يمكنك أيضًا استخدام وضع تصميم خاص.
الفروق الدقيقة في استيراد البيانات وربطها مع المصادر الأخرى
أما بالنسبة لاستيراد البيانات فإن إمكانيات البرنامج غير محدودة عمليا. الشرط الأساسي هو أنه يجب تقسيم البيانات المستوردة إلى أنواع جدولية (مثل الجداول في Excel أو Word). إذا تم تنفيذ الاستيراد، على سبيل المثال، في إصدار نصي من برنامج "المفكرة"، فيمكنك إنشاء بنية مماثلة باستخدام أداة جدولة (مفتاح Tab).
يمكنك استخدام قوائم SharePoint وكذلك ربط البيانات لتسهيل عملك. للقيام بذلك، استخدم أمرًا خاصًا في علامة تبويب البيانات الخارجية، الموجودة في مجموعة الاستيراد والربط. يتم تقديم الحلول الجاهزة هنا (Excel وWord وما إلى ذلك). عند التحديد، كل ما عليك فعله هو الإشارة إلى موقع الملف المطلوب، حيث سيتم حفظه في قاعدة البيانات الحالية، وتأكيد اختيارك.
خاتمة
هذا هو تطبيق الوصول. يحظى البرنامج بشعبية كبيرة بين مجموعة واسعة من المستخدمين، حيث حاول مطوروه الجمع بين إمكانيات منتجات البرامج الأخرى من هذا النوع قدر الإمكان. وهذا ما جعل هذا التطبيق مرنًا للغاية في إعداد معظم الوظائف وتطبيقها تلقائيًا. يبقى أن نضيف أن Access هو أداة معالجة بيانات قوية للغاية، على الرغم من أن المعلومات الأساسية حول التطبيق تمت مناقشتها هنا فقط.
Microsoft Access هو برنامج معروف لدائرة ضيقة إلى حد ما من المستخدمين الذين يواجهون الحاجة إلى تطوير قواعد البيانات بشكل مستقل. وهذه مجرد إحدى وظائف البرنامج. باستخدام التطبيق، لا يمكنك إنشاء قواعد البيانات الكلاسيكية فحسب، بل يمكنك أيضًا إنشاء خدمات الويب التي تسهل العمل معها. يتم حفظ جميع المعلومات تلقائيًا وتكون جاهزة للمشاركة، تحت حماية موثوقة.
تتيح لك قوالب الوصول المجاني البدء بسرعة بمجرد تحديد الحقول والقواعد والعلاقات بينها. نظرًا لأن الوظائف التلقائية لا تتطلب معرفة لغة VBA، فيمكن حتى للمستخدم الأقل خبرة تنزيل Access مجانًا. ستجد أنه من السهل بدء استخدام Access من خلال قراءة دليل المساعدة واتباع مطالبات الشخصية المتحركة. وكمساعدة إضافية، يمكننا تقديم نصائح وحيل للتعرف على البرنامج، وستجدها في قسم منفصل على موقعنا الإلكتروني.
الغرض من مايكروسوفت أكسس
- إنشاء نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) للشبكات المحلية من نظير إلى نظير.
- تصميم الكائنات الأساسية للجداول ثنائية الأبعاد مع أنواع بيانات متعددة.
- إنشاء الاتصالات والحفاظ على سلامة البيانات وحذف السجلات والتحديثات المتتالية.
- تخزين وإدخال وفرز وعرض وتغيير واسترجاع المعلومات من المشاريع باستخدام أدوات التحكم في المعلومات المختلفة وأدوات الجبر المنطقي.
- تنفيذ عمليات مختلفة على مجموعات كاملة من السجلات.
يعد كل إصدار من إصدارات Microsoft Access بمثابة عرض تقديمي لأدوات التصميم المرئي القوية والمريحة والمرنة التي تسمح لك بإنشاء قواعد بيانات كاملة بناءً على التقارير والاستعلامات والجداول دون إعداد مسبق.
تحتوي إصدارات Access التي تم إصدارها مع Office بعد عام 2009 على واجهة شريطية فريدة، تتمتع بميزة تخطيط الأوامر بسهولة وتسمح لك بالوصول إليها بسرعة.
نحن نقدم روابط مجانية يمكنك من خلالها تنزيل أي إصدار حالي من MS Access. قبل التثبيت، تأكد من قراءة متطلبات النظام الموجودة في الوصف التفصيلي ومقارنتها بالإمكانيات التقنية لجهاز الكمبيوتر الخاص بك!
زاوية من شاشة الكمبيوتر تظهر قائمة الموردين في قاعدة بيانات Microsoft Access (صورة).
قواعد البيانات الكلاسيكية هي مجرد واحدة من الاحتمالات
الآن، باستخدام Access، لا يمكنك إنشاء قواعد بيانات كلاسيكية فحسب، بل يمكنك أيضًا إنشاء تطبيقات ويب ملائمة للعمل مع قواعد البيانات، مما يجعل ممارسة الأعمال أسهل بكثير. يتم تخزين البيانات تلقائيًا في قاعدة بيانات SQL، لذا فهي آمنة ويمكن مشاركة التطبيقات بسهولة مع الزملاء.
قوالب التطبيق
ابدأ بسرعة من خلال إنشاء تطبيق مخصص أو استخدام مجموعة مختارة من قوالب التطبيقات الجديدة والمصممة بشكل احترافي.
قوالب الجدول
هل تعرف بالفعل ما هي البيانات التي سيعمل تطبيقك المخصص معها؟ أدخل نوع البيانات في المربع إضافة جداول، ثم حدد الجداول التي تريد تعريف الحقول والقواعد والعلاقات بينها بسرعة. سيتم إنشاء تطبيق جديد خلال دقائق.
مميزات التطبيق
لم يعد هناك ما يدعو للقلق بشأن إرهاق المستخدمين بالمعلومات. تقوم التطبيقات تلقائيًا بإنشاء واجهة جذابة وسهلة الاستخدام ومتسقة. يستخدم Access تعليمات برمجية عالية الجودة لتطبيقاتك، بحيث تبدو احترافية حقًا.
إدارة العناصر ذات الصلة
أثناء تحليل البيانات أو إدخالها، يمكن للمستخدمين عرض المعلومات الإضافية ذات الصلة اللازمة لفهم السياق في قاعدة البيانات على نفس الشاشة.
إدارة الملء التلقائي
يمكن جعل إدخال البيانات أسهل بكثير وبأخطاء أقل بفضل القوائم المنسدلة والتوصيات التي تظهر بمجرد بدء إدخال البيانات. يتيح لك البحث العثور على العلاقات بين السجلات في جداول مختلفة.
تطبيقات نشر SharePoint
يمكنك بسهولة إدارة ومراقبة تطبيقات خدمة Access من خلال موقع SharePoint الخاص بمؤسستك باستخدام Access Services مع SharePoint Online أو SharePoint Server 2013 المحلي. يدعم SharePoint الوصول متعدد المستخدمين وإدارة الأذونات، ويساعدك على التحكم في استخدام التطبيق.
اليوم، يعرف أي مستخدم لأنظمة الكمبيوتر التي تعمل بنظام Windows أن مجموعة Microsoft Office القياسية تتضمن محررًا فريدًا يسمى Access. سننظر الآن في ماهية هذا البرنامج وكيفية العمل معه. هذه المقالة، بطبيعة الحال، سوف تغطي فقط القضايا الأساسية لكيفية عمل البرنامج. سيستغرق الوصف الكامل لجميع ميزات هذا التطبيق أكثر من صفحة واحدة.
الوصول: ما هو؟
ما هو مايكروسوفت أكسس؟ Access هو برنامج كامل المواصفات مصمم للعمل مع أي نوع من قواعد البيانات. يعتمد البرنامج على نموذج تبادل البيانات الديناميكي مع المنشورات عبر الإنترنت والتطبيقات الأخرى. يوفر هذا البرنامج استخدام الأدوات لأتمتة معالجة أي نوع من المعلومات المقدمة في شكل منظم. من بين أشياء أخرى، يعد Access أيضًا حزمة برامج توفر الدعم لعناصر تحكم ActiveX. يؤدي هذا إلى توسيع إمكانيات البرنامج بشكل كبير، بمعنى أنه لا يمكنه استخدام المكونات النصية والجدولية فحسب، بل يمكنه أيضًا استخدام الكائنات من الإنترنت والوسائط المتعددة. تتيح الاتصالات التي تم إنشاؤها في التطبيق بين قواعد البيانات (DBs) تتبع التغييرات بدقة في أي منها وضبط المعلمات تلقائيًا في القواعد الأخرى.
الوصول: المجالات الرئيسية لاستخدام التطبيق
ليس من المستغرب على الإطلاق أنه في معظم الحالات يتم استخدام Microsoft Access لأتمتة عمليات تحليل البيانات بشكل كامل في الأعمال والمحاسبة وما إلى ذلك. يمكن للبرنامج، بفضل بنيته العالمية، القضاء على ظهور ما يسمى بتكرار البيانات، عندما يكون من الضروري تغيير بعض المعلمات ليس عن طريق إدخال معلمة جديدة، ولكن عن طريق ضبط المعلمة القديمة، وبطريقة تجعل هذا التغيير ينعكس في جميع قواعد البيانات ذات الصلة. يمكن للمؤسسة استخدام Access للاحتفاظ بسجلات الموردين والعملاء والأحداث التي يشاركون فيها. لنفترض أن التفاصيل المصرفية للمورد تغيرت. بعد ذلك سيكون كافيا لتغييرها في قاعدة البيانات، وسيؤثر التعديل التلقائي على قواعد البيانات المتبقية. وفي هذه الحالة، سيتم استبدال البيانات، بدلاً من إدخال معلومات جديدة مع المعلومات الموجودة. سيؤثر هذا التغيير فقط على الأحداث ذات الصلة. بمعنى ما، يتلقى المستخدم أتمتة كاملة. الأمر نفسه ينطبق على محاسبة المستودعات. لنفترض أن مجموعة معينة من البضائع يتم بيعها من خلال القسم المقابل للمؤسسة. ومن ثم سيتم شطب أصناف المنتج تلقائيًا في قاعدة بيانات البضائع المتوفرة في المستودع. ومن الجدير بالذكر أن هذه ليست سوى أبسط الأمثلة. يحتوي التطبيق بالفعل على ميزات أكثر تقدمًا.
مايكروسوفت أكسس: الهيكل
وإذا تحدثنا عن سهولة الاستخدام فيمكن تحقيق ذلك بفضل وجود العناصر الأساسية التي تلعب دورًا مهمًا في تحليل البيانات ومعالجتها. وتشمل العناصر الرئيسية ما يلي:
- الجدول هو عنصر يقوم بتخزين المعلومات الأساسية بتنسيق معين (نص، رقمي، رسومي)؛
- الاستعلام هو وسيلة للوصول إلى العناصر ذات الصلة أو قواعد البيانات الأخرى أو برامج الطرف الثالث؛
- النموذج هو عرض البيانات أو المعلومات بطريقة سهلة الاستخدام؛
- التقرير هو مخرجات النتائج المعالجة؛
- الماكرو هو عنصر قابل للتنفيذ يسمح، عند وقوع حدث، بتنفيذ إجراءات معينة، وإنشاء تقرير، وإنشاء طلب؛
- الوحدة النمطية - هي أداة لغة Visual Basic تسمح لك بتوسيع قدرات البرنامج بشكل كبير بناءً على استخدام العديد من الوظائف وإنشاء الإجراءات؛
Microsoft Access: التواصل مع قواعد البيانات الخارجية والبرامج الأخرى
كما يجب أن يكون واضحًا الآن، فإن Microsoft Access لا يسمح لك فقط باستخدام البيانات الخاصة بك التي أدخلها المستخدم، ولكن أيضًا ربطها معًا. تتيح إمكانيات البرنامج إمكانية استيراد المعلومات من تطبيقات مختلفة، على سبيل المثال، Paradox، وFoxPro، وExcel، وWord، وما إلى ذلك. ولتبسيط الإجراءات، لا يمكن استيراد البيانات، بل يمكن ربطها، ليس فقط مع هذه البرامج، ولكن أيضًا مع المصادر الموجودة على الإنترنت أو بيئة الشبكة. تتم عملية الربط نفسها باستخدام استعلامات مشابهة لكيفية عمل قواعد بيانات SQL. وبالمناسبة، فإن Access يدعمهم أيضًا.
كيفية إنشاء قواعد البيانات على أساس القوالب؟
في Microsoft Access، العنصر الرئيسي هو الجدول. يشبه هذا المكون جداول Excel بشكل كبير، ولكنه يتمتع بقدرات أكثر تقدمًا. ومبدأ العمل مع هذه العناصر له سماته المميزة. ومع ذلك، فإن إنشاء قاعدة البيانات الخاصة بك عند بدء التشغيل أمر بسيط للغاية. بعد ظهور نافذة الترحيب، يُتاح للمستخدم اختيار القوالب، التي سيتم على أساسها إنشاء بنية قاعدة البيانات المستقبلية في شكل جدول. يُطلق على هذا العرض اسم Backstage. هنا يمكنك أيضًا العثور على القوالب المضمنة التي ستحتاجها لتنفيذ مهام محددة. إذا لم يلبي أي من الفراغات المقدمة متطلبات المستخدم، وهو أمر غير مرجح، فيمكنك البحث في مورد Microsoft الرسمي. بمجرد تحديد القالب الذي تريده، سوف تحتاج إلى حفظه كملف، مع تحديد الاسم والموقع. سيقوم التطبيق تلقائيًا بإنشاء بنية الجدول المطلوبة.
كيفية إنشاء قاعدة بيانات من الصفر؟
هناك عدد من القيود التي يجب مراعاتها في هذا الشأن. على سبيل المثال، لا تدعم قواعد بيانات سطح المكتب النشر عبر الإنترنت. لا تتوافق قواعد بيانات الويب مع بعض الميزات السابقة. بمجرد إنشاء الجدول الأولي، يمكنك المتابعة لإدخال المعلومات. يجدر الانتباه بشكل خاص إلى حقيقة أنه لا يمكن إدخال البيانات إلا في الصفوف والأعمدة المجاورة. ويجب أيضًا عدم إضافة خلايا فارغة بينها، كما هو الحال في برنامج Excel. والشرط الأكثر أهمية هو أن يحتوي كل عمود على نوع واحد فقط من البيانات. ولذلك، إذا تم تصميم التنسيق أصلاً لاستخدام التاريخ والوقت، فلن يتم التعرف على المعلومات التي تم إدخالها في العمود باستخدام الحسابات المستندة إلى الأس. إذا كان ذلك ممكنا، يجب عليك تخطيط الجدول من هذا المنظور. لتسهيل الأمور، يمكنك استخدام وضع تصميم خاص.
مميزات استيراد البيانات وربطها مع المصادر الأخرى
إذا كنا نتحدث عن استيراد البيانات، فإن برنامج Microsoft Access لديه إمكانيات غير محدودة تقريبا. الشرط الرئيسي هو أنه يجب تقسيم البيانات المستوردة إلى أنواع جدولية، كما هو الحال في Word أو Excel. إذا تم الاستيراد، على سبيل المثال، في الإصدار النصي لبرنامج "المفكرة"، فيمكنك استخدام مفتاح "Tab" لإنشاء مثل هذا الهيكل. من الممكن أيضًا استخدام قوائم Share Point وربط البيانات لتبسيط العمل. ولهذا الغرض، يتم استخدام أمر خاص في علامة تبويب البيانات الخارجية الموجودة في مجموعة الارتباط والاستيراد. يتم تقديم الحلول الجاهزة هنا أيضًا (Word وExcel وما إلى ذلك). في حالة تحديده، كل ما تبقى هو الإشارة إلى موقع الملف المطلوب، وموقع التخزين في قاعدة البيانات الحالية، ثم تأكيد الاختيار الذي تم إجراؤه.
خاتمة
هذا ما يبدو عليه تطبيق Access. في الوقت الحالي، يحظى هذا البرنامج بشعبية كبيرة بين مجموعة واسعة من المستخدمين، حيث حاول مطوروه الجمع بين إمكانيات البرامج الأخرى من هذا النوع. هذا سمح لنا بجعل هذا التطبيق مرنًا للغاية في أتمتة معظم الوظائف والتخصيصات الضرورية. لا يمكننا إلا أن نضيف أن Microsoft Access هو منتج برمجي قوي لمعالجة البيانات. يسهل Access إنشاء قواعد البيانات وإدارتها. منتج البرنامج هذا مناسب لكل من المشاريع الصغيرة والشركات الكبيرة. يعد Access مساعدًا ممتازًا لتخزين أنواع مختلفة من المعلومات.
مقدمة
إن الاستخدام الواسع النطاق لأنظمة معالجة المعلومات في مختلف مجالات النشاط الإداري لحل المشكلات الاقتصادية المعقدة وإجراء البحث العلمي يحدد المتطلبات المتزايدة لكفاءة تنظيم البيانات في ظروف الاستخدام الجماعي.
الطريقة التقليدية لتنظيم البيانات في شكل مصفوفات تركز على مهام محددة هي طريقة ثابتة، ومرتبطة بإحكام بالبرنامج المقابل، وتؤدي إلى الازدواجية في تراكم البيانات والتحقق منها، وتتسبب في إهدار كبير للذاكرة لتخزينها، وإعادة تنظيم البيانات بشكل متكرر عندما تتغير المهام، الخ.
إحدى الطرق الرئيسية للتغلب على أوجه القصور هذه هي إنشاء قواعد بيانات تضمن الحفاظ على نموذج معلومات ديناميكي للكائنات والعمليات المعقدة المُدارة في النظام والوصول الجماعي إليها.
1. تنظيم قاعدة البيانات
يتم تعريف قاعدة البيانات (DB) على أنها مجموعة من البيانات المترابطة التي تتميز بما يلي: القدرة على استخدامها لعدد كبير من التطبيقات؛ القدرة على الحصول على المعلومات الضرورية وتعديلها بسرعة؛ الحد الأدنى من تكرار المعلومات؛ استقلالية برامج التطبيق؛ طريقة بحث شائعة ومضبوطة.
تعمل القدرة على استخدام قاعدة البيانات للعديد من تطبيقات المستخدم على تبسيط تنفيذ الاستعلامات المعقدة وتقليل التكرار وزيادة كفاءة استخدام المعلومات في أنظمة معالجة البيانات. الحد الأدنى من التكرار والقدرة على تعديل البيانات بسرعة والحفاظ على نفس مستوى التحديث. إن استقلالية البيانات والبرامج التطبيقية التي تستخدمها هي الخاصية الرئيسية لقاعدة البيانات. استقلال البيانات يعني أن تغيير البيانات لا يغير برامج التطبيق.
الشكل التقليدي لتنظيم قاعدة البيانات الذي يضمن هذا الاستقلال هو هيكل من ثلاثة مستويات: هيكل البيانات المنطقي لمبرمج التطبيق (مخطط فرعي)؛ البنية المنطقية العامة للبيانات (المخطط) ؛ بنية البيانات المادية.
غالبًا ما يتم تصوير مخططات قاعدة البيانات والمخططات الفرعية على هيئة رسوم بيانية. في التين. يوضح الشكل 1 مخططًا عامًا للبنية المنطقية لقاعدة البيانات والدوائر الفرعية لاثنين من مبرمجي التطبيقات الذين لديهم أفكار مختلفة حول البيانات. تمثل الخطوط الصلبة الاتصالات في الرسم التخطيطي. تتم الإشارة إلى العلاقات البسيطة بواسطة سهم واحد، ويتم الإشارة إلى العلاقات من رأس إلى متعدد بواسطة سهم مزدوج. الخطوط المتقطعة تمثل المراجع الترافقية. يسمح لك وجود الإسنادات الترافقية بتجنب تكرار سجلات المورد والمواصفات - الدفعة - المنتج في كل سجل لعنصر الشراء.
إن إنشاء قاعدة بيانات ليس عملية تتم لمرة واحدة، بل تمتد طوال فترة وجودها بأكملها. يوفر التنظيم المكون من ثلاثة مستويات القدرة على تغيير بنية قاعدة البيانات بسرعة في سياق صيانة وتعديل أنظمة التحكم وزيادة مهام المستخدم، وكذلك في ظروف تحسين الأجهزة وتوسيعها. يضمن التنظيم ذو المستويات الثلاثة الاستقلال المتبادل للتغييرات في البنية المنطقية العامة لقاعدة البيانات وبرامج التطبيقات (استقلال البيانات المنطقية) والقدرة على تغيير الموقع الفعلي وتنظيم البيانات دون تغيير بنية البيانات المنطقية العامة وهياكل بيانات التطبيق المبرمجين (الاستقلال الجسدي).
2. أنظمة إدارة قواعد البيانات
يتيح لك استخدام أنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMS) استبعاد وصف البيانات والبرمجة التفصيلية لإدارة البيانات من برامج التطبيقات. يتم استبدال الأوصاف بمراجع إلى بنية البيانات المنطقية العامة، ويتم استبدال برمجة التحكم بأوامر معالجة البيانات التي يتم تنفيذها بواسطة برنامج عالمي.
وتتمثل الوظيفة الرئيسية لنظام إدارة قواعد البيانات، إلى جانب تحديث البيانات، في معالجة طلبات المستخدم للبحث عن البيانات ونقلها إلى برامج التطبيقات. على سبيل المثال، يتكون تسلسل الإجراءات الأساسية التي ينفذها نظام إدارة قواعد البيانات في عملية قراءة السجل من العمليات التالية: يصدر برنامج التطبيق طلبًا إلى نظام إدارة قواعد البيانات لقراءة السجل الذي يحتوي على قيمة المقطع أو مفتاح السجل؛ يبحث نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) في الدائرة الفرعية لبرنامج التطبيق عن وصف للبيانات التي صدر الطلب بشأنها؛ يحدد نظام إدارة قواعد البيانات، باستخدام مخطط بيانات منطقي مشترك، نوع البيانات المنطقية المطلوبة؛ واستنادًا إلى وصف التنظيم الفعلي للبيانات، يحدد نظام إدارة قواعد البيانات السجل الفعلي الذي يجب قراءته؛ يصدر نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) أمرًا لنظام التشغيل لقراءة السجل المطلوب؛ يقرأ نظام التشغيل البيانات في المخازن المؤقتة للنظام؛ استنادا إلى مقارنة المخطط والمخطط الفرعي، يقوم نظام إدارة قواعد البيانات باستخراج المعلومات التي يطلبها برنامج التطبيق؛ يقوم نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) بنقل البيانات من المخازن المؤقتة للنظام إلى مساحة عمل برنامج التطبيق.
تشبه الإجراءات التي ينفذها نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) عند تحديث البيانات عمليات القراءة. سيقوم نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) بإجراء التحويلات اللازمة للبيانات في المخازن المؤقتة للنظام، على عكس تلك التحويلات التي تم إجراؤها عند قراءة البيانات. يقوم نظام إدارة قاعدة البيانات بعد ذلك بإصدار أمر WRITE لنظام التشغيل. يظهر الشكل العام للبنية العامة لنظام إدارة قاعدة البيانات. 2. إنه متأصل في جميع أنظمة إدارة قواعد البيانات، والتي تختلف في القيود والقدرات اللازمة لأداء الوظائف المقابلة.
إن عملية مقارنة واختيار هذه الأنظمة لتطبيق معين تأتي من خلال مطابقة قدراتها مع المتطلبات والقيود المحددة للمستخدم.
للعمل مع نظام إدارة قاعدة البيانات، تحتاج إلى عدة لغات: لغات البرمجة، لغات وصف الدوائر والدوائر الفرعية، لغات وصف البيانات المادية. يستخدم مبرمج التطبيقات لغات البرمجة لكتابة البرامج (COBOL، FORTRAN، PL/1، ASSEMBLY) وأدوات وصف البيانات - لغة وصف الدائرة الفرعية. يمكن أن تكون لغة وصف المخطط الفرعي وسيلة لوصف البيانات في لغة برمجة، أو وسيلة يوفرها نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS)، أو لغة وصف بيانات مستقلة. تستخدم العديد من أنظمة إدارة قواعد البيانات لغات البرمجة لوصف البيانات. بالنسبة لمبرمج التطبيقات، يجب أن يوفر نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) وسيلة لنقل الأوامر وتفسير الرسائل الصادرة عن النظام. الواجهة بين البرنامج التطبيقي ونظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) - لغة معالجة البيانات - مدمجة في لغة البرمجة. يتم طلب السجل بلغة معالجة البيانات وقراءته في مساحة عمل البرنامج التطبيقي؛ وبالمثل، عندما تقوم بتضمين سجل في قاعدة بيانات، يضعه البرنامج التطبيقي في منطقة العمل ويصدر أمرًا بلغة معالجة البيانات. أوامر لغة معالجة البيانات النموذجية هي: فتح ملف أو مجموعة سجلات؛ إغلاق ملف أو مجموعة سجلات؛ تحديد موقع النسخة المحددة من السجل وقراءتها؛ تمرير محتويات عناصر البيانات المحددة من نسخة سجل محددة؛ استبدال قيمة عناصر معينة من مثيل السجل المحدد بقيم من مساحة عمل البرنامج؛ إدراج سجل من مساحة العمل في مجموعة السجلات؛ إزالة مثيل محدد للسجل من سلسلة من السجلات؛ تذكر مثيل جديد للسجل في قاعدة البيانات؛ حذف مثيل محدد للسجل من قاعدة البيانات؛ إعادة ترتيب السجلات في مجموعة بترتيب تنازلي أو تصاعدي وفقًا للمفتاح المحدد.
يستخدم مبرمج الأنظمة لغة لوصف دائرة البيانات المنطقية الشاملة. يمكن أن تكون هذه اللغة امتدادًا للغة برمجة، أو أداة لإدارة قواعد البيانات (DBMS)، أو لغة مستقلة. لوصف تخطيط البيانات، يستخدم مبرمج الأنظمة شكلاً من أشكال لغة وصف البيانات المادية. تحدد هذه اللغة وضع البيانات على الأجهزة المادية وإدارة التخزين المؤقت والعنونة وأساليب البحث.
عندما تنشأ مهام جديدة في نظام الإدارة تتعلق بمعالجة كميات كبيرة من المعلومات، تنشأ مشكلة اختيار طريقة لتنظيم البيانات تضمن حلها. وفي هذه الحالة لا بد من النظر في الطرق الممكنة لتنظيم البيانات وفعالية استخدامها لحل المشكلة: تنظيم البيانات على شكل ملفات؛ استخدام قاعدة بيانات موجودة (دون إجراء تغييرات على مخطط البيانات المنطقية العامة)؛ تطوير مخطط قاعدة بيانات منطقية جديد باستخدام نظام إدارة قواعد البيانات العالمي؛ تطوير قاعدة بيانات ونظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) الخاص.
أي تحليل ضروري لتقييم واختيار تنظيم قاعدة البيانات يجب أن يبدأ بفحص شامل لاحتياجات المستخدم. بناءً على دراسة متطلبات المستخدم، يجب تجميع قائمة كاملة من البيانات التي سيتم تخزينها، مع الإشارة إلى خصائصها وعلاقاتها، وقائمة العمليات والمستخدمين الذين يتفاعلون مع قاعدة البيانات، مع الإشارة إلى أولوياتهم وتحديد معلمات الوصول إلى البيانات، وصياغة متطلبات الوقت والتكلفة للوصول إلى قاعدة البيانات. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري تحليل الأجهزة المتوفرة (حجم الذاكرة الرئيسية للمعالج، وتكوين نظام التشغيل، مع الأخذ في الاعتبار وسائط نقل البيانات، والموارد المتاحة وقدرات التوسعة للذاكرة الخارجية)، وكذلك عدد ومؤهلات مبرمجي الأنظمة والتطبيقات.
إذا كانت هناك حاجة لتنظيم البيانات لحل عدد من المشكلات التطبيقية في حالة عدم وجود قاعدة بيانات فعالة، فيجب عليك تقييم جدوى استخدام مفهوم قاعدة البيانات لحل المشكلات. أساس استخدام قاعدة البيانات هو العوامل التالية: تداخل كبير في صفائف البيانات، وتكرار تراكم البيانات والتحقق منها، والحاجة إلى حل مشكلة اتساق العناصر؛ عدد كبير من مستهلكي المعلومات؛ عدد كبير من أنواع الطلبات؛ الثبات النسبي لتسميات الطلبات. في الوقت نفسه، عند اتخاذ قرار بشأن تنظيم قاعدة بيانات، يجب أن نتذكر أن إنشائها يمكن أن يؤدي إلى انخفاض في كفاءة برامج التطبيقات الفردية والاستعلامات، لأن الغرض من تنظيم قاعدة البيانات هو زيادة كفاءة النظام بأكمله .
عندما تنشأ مهام جديدة في نظام التحكم مع قاعدة بيانات فعالة، ينبغي تقييم إمكانية استخدام بنية بيانات مشتركة لوصف مجالات الموضوع، أي. مجموعة من الكائنات والعمليات للمستخدمين الجدد بلغة المخططات الفرعية لقاعدة بيانات عاملة أو، إذا كان المخطط المنطقي العام الحالي يحتاج إلى تعديل، تقدير تكاليف إجراء التغييرات اللازمة وتأثير هذه التغييرات على الخصائص العامة للنظام من حيث تلبية احتياجات جميع مستخدمي النظام.
إذا تم اتخاذ قرار بتطوير قاعدة بيانات جديدة، تنشأ مهمة اختيار نظام عالمي أو تطوير نظام إدارة قواعد بيانات متخصص، وكذلك تصميم بنيته المنطقية والمادية العامة، ويكون اختيار نظام إدارة قواعد البيانات، كقاعدة عامة، هو الأساس تصميم وتنظيم الهياكل المنطقية والمادية لقاعدة البيانات.
توفر أنظمة إدارة قواعد البيانات الحالية ثلاثة أساليب رئيسية لإدارة البيانات: التسلسل الهرمي والشبكي والعلائقي (الشكل 3). يعتمد النهج الهرمي على تمثيل التسلسل الهرمي للأشياء. يتم دعم العلاقات الهرمية بشكل مباشر في التصميم المادي لنظام إدارة قواعد البيانات. العلاقات الهرمية هي حالة خاصة من علاقات الشبكة. على سبيل المثال، قد يقوم المورد بتوريد عدة أنواع من البضائع، وقد يكون لكل نوع من البضائع عدة موردين. الأنظمة العلائقية لا تفرق بين الأشياء والعلاقات. يمكن تمثيل العلاقات الشبكية والهرمية على شكل جداول ثنائية الأبعاد تسمى العلاقات ولها الخصائص التالية: يمثل كل عنصر في الجدول عنصر بيانات واحدًا (لا توجد مجموعات متكررة)؛ عناصر العمود لها نفس الطبيعة، ويتم تعيين أسماء الأعمدة بشكل فريد؛ لا يوجد صفين متطابقين في الجدول؛ يمكن عرض الصفوف والأعمدة بأي ترتيب، بغض النظر عن محتوى المعلومات الخاص بها. تسمى قاعدة البيانات المبنية باستخدام العلاقات علائقية وتتمتع بشكل مثالي بالمزايا التالية: القدرة على استخدامها من قبل مستخدمين غير مدربين؛ بساطة نظام الأمان (لكل علاقة يتم تحديد شرعية الوصول)؛ استقلالية البيانات؛ القدرة على بناء لغة بسيطة لمعالجة البيانات باستخدام الجبر العلائقي.
عند اختيار نظام إدارة قواعد البيانات العالمي لتنفيذ مجموعة محددة من برامج التطبيقات بناءً على استخدام قاعدة البيانات، يجب عليك تقييم لغة وصف البيانات المقدمة للمستخدم ولغة معالجة البيانات ووسائل الحفاظ على قاعدة البيانات الفعلية. عادة ما يتم تمييز الخصائص التي تحدد لغة وصف البيانات: الوضوح، وسهولة الدراسة، ودرجة استقلالية البيانات، وإجراءات الحماية من الوصول غير المصرح به، وعناصر الوصف (أنواع البيانات، الحجم والاسم، وما إلى ذلك)، والعلاقات المدعومة (التسلسل الهرمي، والشبكة ، العلائقية). ومن بين خصائص لغات معالجة البيانات، ينبغي تسليط الضوء على ما يلي: وسائل الوصول الممثلة (بالتسلسل المادي، حسب قيمة عنصر البيانات، حسب المفتاح)، والتوافق مع لغات البرمجة الأساسية (عالية المستوى)، وسهولة التعلم و الاستخدام واستقلالية البيانات وإمكانيات ووسائل الاستخدام المتزامن لقاعدة البيانات من خلال العديد من التطبيقات التطبيقية.
3. اختيار نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS).
ويتم تنفيذها مع مراعاة احتياجات المستخدم باستخدام إحدى الطرق التالية: تحليل الجدوى والتحقق التجريبي والمحاكاة والنمذجة.
تعتمد طريقة تحليل القدرة على تسجيل الخصائص المذكورة أعلاه لنظام إدارة قواعد البيانات من وجهة نظر متطلبات المستخدم. تتم دراسة كل خاصية من منظورين - ما إذا كانت موجودة في نظام إدارة قواعد البيانات المقترح وما هي جودتها. يتم تصنيف الجودة وفقًا لمقياس قياسي. يتم ضرب معامل التصنيف بالوزن المخصص لمكون معين، ويتم جمع الدرجات المرجحة لكل مكون.
تتكون طريقة التحقق التجريبي من إنشاء بيئة تطبيقية محددة واستخدامها للحصول على الخصائص التشغيلية لنظام أجهزة وبرمجيات معين. للتحقق التجريبي، من الضروري تصميم وتحميل قاعدة بيانات عامة؛ ثم، باستخدام لغة معالجة بيانات نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS)، قم بوضع نموذج لمتطلبات معالجة برامج التطبيقات الحالية والمتوقعة وإجراء اختبار تجريبي لنظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) قيد النظر.
في طريقة محاكاة ونمذجة تشغيل نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS)، يتم استخدام التعبيرات الرياضية التي تحدد مدى اعتماد إحدى المعلمات على المعلمات الأخرى. على سبيل المثال، يمكن تمثيل وقت الوصول كدالة لعدد مرات الوصول إلى القرص، وكمية المعلومات المنقولة، ووقت المعالج لإنشاء استجابة للطلب. نظرًا لأن المعلمات المدرجة تعتمد على طريقة تخزين البيانات وطريقة الوصول إليها، فإن أنظمة إدارة قواعد البيانات المختلفة تتطلب نماذج مختلفة. بمجرد تطوير هذه النماذج، يمكن استخدامها لتقدير وقت المعالجة والتكلفة عند استخدام أنظمة إدارة قواعد البيانات المختلفة عن طريق تحديد مجموعة متنوعة من الشروط (تغيير أحجام قاعدة البيانات، وطرق الوصول، ونسب الحظر، وما إلى ذلك).
قد يفرض المصمم غير الماهر قيودًا على نظام إدارة قواعد بيانات معين في وقت مبكر من عملية تصميم قاعدة البيانات. في هذه الحالة، يتم تحديد متطلبات المستخدم بشكل مصطنع من خلال الهياكل الهرمية والشبكية لنظام إدارة قواعد بيانات معين دون النظر في حلول التصميم الممكنة الأخرى. قد يؤدي هذا النهج إلى تقليل كفاءة النظام.
فيما يلي خصائص مختصرة لبعض أنظمة إدارة قواعد البيانات العالمية.
يركز نظام INES DBMS على حل مشكلات استرجاع المعلومات بشكل رئيسي باستخدام الحوار. فهو يوفر القدرة على الوصول بسرعة إلى قاعدة البيانات للحصول على البيانات المرجعية وعرض كميات كبيرة من البيانات بشكل فعال عند تجميع الملخصات وعند إنشاء المصفوفات الأولية لحل المشكلات الاقتصادية.
يسمح النظام بالوصول إلى البيانات من برامج تطبيقات المستخدم المكتوبة بلغات ASSEMBLY وPL/1 وCOBOL وALGOL-60 وFORTRAN-4.
يتم استخدام لغات الإدخال الخاصة (لغة إدخال المؤشرات الاقتصادية، لغة إدخال المستندات) ولغات الاستعلام التي تلبي المتطلبات الأساسية للغات وصف البيانات ولغات معالجة البيانات.
للعمل مع البيانات التي لها بنية هرمية، يتم استخدام طريقة وصول خاصة. يحتوي INES DBMS على نظام لتوليد رسائل الإخراج ونظام لتصور الرسائل، مما يسمح للمستخدم بتعيين بنية المستند وتفاصيله والبحث عن البيانات وتغييرها وتصحيحها وعرضها على الشاشة.
نظام KVANT-M DBMS هو نظام في الوقت الفعلي مصمم للتشغيل على كمبيوتر صغير ويستخدم لحل المشكلات في أنظمة استرجاع المعلومات والمراجع (البيانات الواقعية، والببليوغرافية، وحجز الطلبات، وما إلى ذلك).
يمكن كتابة برامج المستخدم بلغة COBOL وFORTRAN وBASIC-2 والوصول إلى قاعدة البيانات باستخدام واجهة CAM.
يدعم نظام KVANT-M DBMS قاعدة بيانات تتكون من مجموعة من المصفوفات (الملفات). تحتوي إدخالات الصفيف على نفس البنية ورقم تسلسلي فريد (ISN). تتكون السجلات من حقول، وهي أصغر وحدة بيانات في قاعدة البيانات. يمكن الإعلان عن حقل كمفتاح. لوصف البيانات في الملفات، يتم إنشاء مخطط يحتوي على أسماء حقول السجل ونوعها وعلامة تشير إلى ما إذا كان الحقل مفتاحًا. يتم إنشاء مخطط فرعي واحد أو أكثر للمستخدمين الذين يمكنهم الوصول إليه.
تستخدم بنية البيانات الفعلية قوائم مقلوبة من القيم الأساسية وتضمن أن المعالجة مستقلة عن الموقع الفعلي للبيانات. يوفر النظام أنواع الوصول التالية: تسلسلي عبر ISN؛ بتسلسل منطقي؛ تحت الطلب.
لغة معالجة البيانات هي لغة KVANT SCRIPT-M. إنها لغة محادثة شبيهة باللغة الإنجليزية مصممة للبحث بكفاءة عن السجلات وإبرازها في قاعدة البيانات وعرضها.
في الآونة الأخيرة، تم تنظيم إنتاج أجهزة كمبيوتر شخصية عالية السرعة ذات ذاكرة وصول عشوائي كبيرة وذاكرة خارجية، مع إمكانية دمجها في شبكة كمبيوتر محلية. بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر هذه، ظهرت أنظمة إدارة قواعد البيانات العالمية وتستمر في الظهور، مما يوفر للمستخدم الأدوات ووسائل الراحة التي تكون في بعض الأحيان أكثر ثراءً من تلك الموجودة في أجهزة الكمبيوتر الصغيرة وأجهزة الكمبيوتر الكبيرة. لم يتم إنشاء هذه العملية بعد، وبالتالي ليس من المنطقي تقديم خصائص أنظمة إدارة قواعد البيانات هذه في الكتاب المدرسي.
4. قواعد البيانات المتخصصة
تتضمن عملية تصميم قاعدة بيانات متخصصة: التصميم المنطقي، والتصميم المادي، وتطوير نظام إدارة قواعد البيانات المتخصص.
التصميم المنطقي ينطوي على التحليل. المتطلبات، ونمذجة بيانات برنامج التطبيق وتكاملها، وتطوير الدائرة المنطقية. يتم تحليل متطلبات المستخدم باستخدام الطرق القياسية لتحليل النظام: التوثيق والمسح والتقارير المحاكاة. ينتج تحليل المتطلبات مجموعات بيانات منهجية ومواصفات معالجة باستخدام تعريفات البيانات القياسية التي تقلل من التناقضات في المواصفات المطورة.
تم تصميم نموذج البيانات لتمثيل بيئة المستخدم. نظرًا لأنه تم إنشاء قاعدة البيانات للعديد من المستخدمين، فقد تم تصميم مرحلة التكامل لحل التعارضات بين متطلبات المستخدم أثناء عملية النمذجة.
في مرحلة إنشاء الرسم التخطيطي، يجب دمج نماذج المستخدم في نموذج واحد يمكن من خلاله تمييز جميع طرق العرض البديلة. تتمثل مهمة تجميع البنية المنطقية الأمثل لقاعدة البيانات في تحديد البنية المنطقية الأمثل بمعنى المعيار المقبول، مما يضمن تنفيذ مجموعة الطلبات لجميع مستخدمي النظام. من بين المعايير المستخدمة لتجميع البنية المنطقية لقاعدة البيانات، يمكن تسليط الضوء على الحد الأدنى من تكلفة تخزين وتحديث ونقل المعلومات لفترة معينة، والحد الأدنى من إجمالي تدفقات المعلومات، والحد الأدنى من المعلومات المخزنة، والحد الأدنى من تكلفة التحديث المعلومات، السرعة القصوى، أقصى قدر من الموثوقية. إذا كانت مواصفات المتطلبات ونماذج البيانات لا تعتمد على نظام إدارة قواعد البيانات، فإن مخطط قاعدة البيانات هو وصفها بلغة وصف البيانات. بالإضافة إلى المخطط، يتم تطوير أوصاف مجموعات قاعدة البيانات الفرعية (المخطط الفرعي) للمستخدمين. يتضمن تصميم قاعدة البيانات الفعلية التمثيل المادي للبيانات، واختيار وتوثيق طرق الوصول، ووضع البيانات.
استنادًا إلى التصميم المنطقي، يجب على المصمم الفعلي تحديد تمثيل كل عنصر بيانات وسجل ومصفوفة. لكل مجموعة فعلية، يجب تحديد حجمها. عند تحديد التمثيل المادي للبيانات، يجب مراعاة العوامل التالية: توفير الذاكرة، تقليل التكرار (باستخدام المراجع أو المؤشرات)، طريقة المعالجة (متسلسلة، عشوائية) والعنونة والمصفوفة ومعامل نشاط التسجيل (يحدد اختيار الأجهزة مع الوصول المباشر أو المتسلسل)، واستقلالية البيانات، ووقت الاستجابة للطلب (يحدد تنظيم البيانات ونوع جهاز التخزين).
إن تفاصيل المهام التي تم حلها على أساس قاعدة البيانات الجاري تطويرها ومتطلبات المستخدم والتصميم المنطقي لقاعدة البيانات هي الأساس لاختيار طريقة معالجة وتنظيم البحث عن البيانات. تتضمن طرق العنونة ما يلي: المسح المتسلسل، بحث الكتل، البحث الثنائي، طريقة تسلسل الفهرس، العنونة المباشرة، الخلط ومجموعات مختلفة منها.
يتضمن المسح المتسلسل التحقق من مفتاح كل سجل. يمكن أن تكون هذه الطريقة فعالة فقط عند معالجة المصفوفات المتسلسلة على شريط مغناطيسي.
يتم استخدام بحث الكتلة في حالات المصفوفات المتسلسلة مرتبة حسب المفتاح. يتم تجميع السجلات في كتل ويتم فحص كل كتلة حتى يتم العثور على الكتلة المطلوبة التي تتم قراءة سجلاتها.
في البحث الثنائي، يتم تقسيم منطقة البحث إلى نصفين في كل مرة، ويتم مقارنة مفتاح السجل الناتج بمفتاح البحث. عادةً لا يكون البحث الثنائي مناسبًا لأجهزة الوصول المباشر ويستخدم عند البحث في فهارس المصفوفات.
تستخدم طريقة العنونة التسلسلية للفهرس الفهارس. يحدد فهرس المستوى الأعلى موقع فهرس المستوى الأدنى، والذي يحدد موقع كتلة السجلات. يتم فحص كتلة من السجلات أو البحث عنها بشكل ثنائي. تتضمن الطريقة ترتيب السجلات حسب المفتاح. في حالة المصفوفة التعسفية، يتم استخدام طريقة الفهرس التعسفي. ومع ذلك، يتطلب هذا فهرسًا أكبر بكثير لأنه يجب أن يحتوي على عنصر واحد لكل إدخال في المصفوفة، بدلاً من كل كتلة من الإدخالات.
تتضمن العنونة المباشرة بعض ترجمة المفتاح إلى عنوان. هناك العديد من الطرق لتحويل المفتاح إلى عنوان في مصفوفة. إن أبسط طريقة هي تحديد عنوان المراقبة النسبي للسجل في رسالة الإدخال. في بعض التطبيقات، يتم حساب العنوان بناءً على معرفات الكائنات.
تتضمن طريقة التبديل العشوائي تحويل مفتاح عنصر البيانات إلى رقم شبه عشوائي، والذي يستخدم لتحديد موقع السجل.
عند تصميم البنية المادية لقاعدة البيانات، يجب عليك تحديد وتوثيق كيفية الوصول إلى كل نوع من السجلات، وتحديد السجلات التي يتم الوصول إليها مباشرة عن طريق المفاتيح، والسجلات التي يتم الوصول إليها باستخدام مؤشرات من سجلات أو فهارس أخرى. يجب تخصيص مساحة لكل مصفوفة، اعتمادًا على طريقة الوصول، على الأجهزة المادية (الأقراص المغناطيسية والأشرطة). يؤدي هذا إلى وضع البيانات بطريقة تعطي الأولوية للبيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر أو لتعظيم قرب البيانات المخزنة.
الأكثر استخدامًا هي طريقة العنونة التسلسلية للفهرس. في هذه الحالة، يمكنك استخدام طريقتين للوصول - ISAM وVSAM. في طريقة الوصول ISAM، يتم تجميع السجلات بحيث يمكن وضعها على مسارات فردية لأسطوانات وحدة القرص، ويتم تخصيص مسار واحد على كل أسطوانة للمؤشرات التي تشير إلى السجلات الموجودة على تلك الأسطوانة. إذا كانت هناك حاجة إلى إضافة بيانات جديدة، فسيتم وضعها في منطقة التجاوز (يتم أيضًا تضمين المؤشرات إلى مناطق التجاوز في مسار الفهرس). تشبه طريقة الوصول VSAM طريقة ISAM، إلا أن طريقة VSAM مستقلة عن نوع المعدات ولا تعمل على فئات مثل المسارات والأسطوانات. بدلاً من تقسيم الأسطوانات إلى مسارات، يتم استخدام المناطق الخاضعة للرقابة، والتي بدورها يتم تقسيمها إلى فترات متحكم فيها. في أسلوب VSAM، توجد مجموعة واحدة من المؤشرات (الفهرس) لكل منطقة مُدارة.
يتضمن تصميم نظام إدارة قواعد البيانات المتخصص تطوير لغة وصف البيانات، ولغة معالجة البيانات، ووسيلة للحفاظ على قاعدة بيانات فعلية. تم تحديد المتطلبات الأساسية التي يجب أن تلبيها لغات وصف البيانات ومعالجة البيانات عند النظر في مسألة اختيار نظام إدارة قواعد البيانات العالمي. اللغة الأكثر شيوعًا لوصف بيانات المبرمج (الدوائر الفرعية) هي قسم بيانات COBOL؛ كقاعدة عامة، تقوم أنظمة إدارة قواعد البيانات الحديثة بتطوير لغات وصف البيانات الخاصة بها لوصف المخططات والبنية المادية لقاعدة البيانات. اقترحت رابطة لغات أنظمة البيانات (CODASYL) لغة وصف البيانات التي تُستخدم لوصف البيانات بشكل منطقي ولوصف تنظيمها المادي.
5. قواعد البيانات الموزعة
فيما يتعلق بإنشاء وتطوير عدد من أنظمة التحكم الآلية القائمة حاليا على شبكات الكمبيوتر، فإن تصميم قواعد البيانات الموزعة (RDB) مناسب. قاعدة البيانات الموزعة هي نظام من قواعد البيانات المحلية المترابطة والمتفاعلة مع المعلومات (LDD) بطريقة معينة، والتي لها محتوى وبنية معلومات خاصة بها. في الأساس، RDB هو نظام ذاكرة موزع يقوم بتخزين جميع البيانات المطلوبة بواسطة نظام التحكم الآلي المقابل. تكمن خصوصيتها في أن أجزاء البنية المنطقية التي تم إنشاؤها موجودة في قواعد بيانات بعيدة جغرافيًا. يتم التنفيذ المادي لاتصال RDB من خلال تنظيم تدفقات المعلومات داخل LDB وفيما بينها عبر قنوات الاتصال.
المشكلة الرئيسية عند إنشاء RDB هي وضع البيانات؛ وهذا يحدد خصائص RDB مثل حجم البيانات المخزنة والمحدثة، وكثافة تدفق المعلومات، وموثوقية الأنظمة.
يمكن أن يتم تصميم RDB في ظل الشروط التالية:
أ) لقد بدأ للتو إنشاء نظام تحكم آلي وتتمثل المهمة في تحديد الهيكل الأمثل لـ RDB ووضع LDBs الفردية؛
ب) يوجد عدد معين من LDBs ومراكز الكمبيوتر والمهمة هي تخصيص عدد إضافي من LDBs وتغيير هيكل الاتصالات في النظام على النحو الأمثل؛
ج) تم الانتهاء من تشكيل جغرافيا النظام وبنيته وتتمثل المهمة في إعادة تخصيص المصفوفات على النحو الأمثل وتغيير طوبولوجيا الاتصالات.
المهام الأكثر شيوعًا عند تصميم RDB هي تحديد هيكل RDB، وتحديد طوبولوجيا الاتصالات، واختيار استراتيجية للبحث عن المعلومات وتحديثها، واختيار نظام التحكم لـ RDB.
هناك هياكل RDB مركزية ولامركزية ومدمجة. الأكثر استخدامًا هي قواعد بيانات RDB المدمجة، والتي تتميز بوجود قاعدة بيانات مركزية تقوم بتخزين المعلومات على مستوى النظام حول وضع المصفوفات في قاعدة بيانات RDB. يتم تحديد عدد LDBs في كل مستوى من التسلسل الهرمي من خلال القيود المفروضة على حجم المعلومات المخزنة والقيود المفروضة على تكلفة إنشاء LDB. يعتمد موضع LBD على موقع المستهلكين ومصادر المعلومات.
يتم تحديد اختيار طوبولوجيا شبكة LBD حسب طبيعة علاقات المعلومات الخاصة بها، واتجاه وكثافة تدفقات المعلومات، والموثوقية المطلوبة وموثوقية نقل المعلومات. عادةً، يتم تعيين المستخدمين إلى LDB واحد ومن خلال LDB هذا يتم توصيلهم بقواعد بيانات أخرى في RDB. تتميز الأنواع التالية من هياكل اتصالات LBD في RBD: شعاعي، شعاعي عقدي، حلقة، كل منها مع بعضها البعض، مجتمعة (الشكل 4، أ - د). الأكثر موثوقية، مع البحث السريع عن المعلومات، هو نظام ذو هيكل "الجميع مع الجميع". تعتبر اتصالات المعلومات من هذا النوع من سمات الكائنات التي تخضع لبعضها البعض وظيفيًا فقط.
تؤثر استراتيجية البحث على مقدار وموضع المعلومات الهيكلية وتدفق معلومات الاستعلام. إذا كانت المعلومات التي يطلبها المستخدم غير متوفرة في أقرب LDB، فيمكن اقتراح استراتيجيات البحث التالية:
1) وفقًا للمعلومات الهيكلية حول وضع البيانات في RDB، يتم البحث في LDB المطلوب ويتم الوصول إلى LDB هذا؛
2) يتم إجراء البحث في LDB ذو رتبة أعلى؛ إذا كانت المعلومات الضرورية مفقودة، يتم تحليل المعلومات الهيكلية حول محتويات جميع LBDs الثانوية؛ إذا كانت المعلومات الضرورية مفقودة، فانتقل إلى LDB ذي مستوى تسلسل هرمي أعلى؛
3) يتم تقديم طلب إلى وحدة التحكم LDB، حيث يتم تخزين المعلومات الهيكلية حول جميع LDBs؛
4) يتم استطلاع جميع LBDs إما بالتوازي أو بالتسلسل.
توفر الإستراتيجية 1 الحد الأدنى من معلومات الاستعلام، ولكن في كل LDB من الضروري تخزين المعلومات الهيكلية حول موضع المصفوفات في RDB.
تعتبر الإستراتيجية 2 نموذجية للأنظمة الهرمية التي تهيمن فيها تدفقات المعلومات من أعلى إلى أسفل.
الاستراتيجية 3 تقلل من المعلومات الهيكلية.
تتميز الإستراتيجية 4 بتدفقات كبيرة من معلومات الطلب.
يفترض عمل RDB وجود تدفقات تحديث المعلومات فيه. من بين استراتيجيات التحديث، يمكن تمييز ما يلي: يتم تحديث جميع المصفوفات المكررة عبر جميع LDBs بواسطة مصدر المعلومات؛ يقوم المصدر بتحديث المعلومات فقط في أقرب LDB؛ ويتم تحديث جميع المصفوفات المكررة الأخرى بمبادرة من LDB هذا؛ يتم تحديث المصفوفات المكررة وفقًا لخوارزمية (على سبيل المثال، تقليل إجمالي تدفقات التحديث). يجب أن تضمن استراتيجية التحديث الموثوقية والموثوقية والأداء المحدد لـ RDB. إن تطوير وتنفيذ أنظمة إدارة RBD الفعالة في مرحلة مبكرة حاليًا. المعيار الرئيسي عند تطوير نظام التحكم RDB هو الحد الأدنى من كثافة اليد العاملة لإنشاء وتنفيذ برامجه. يمكن حل المشكلة عن طريق تحسين وتعديل أنظمة إدارة قواعد البيانات الموجودة أو عن طريق إنشاء أنظمة إدارة RDB خاصة فعالة.