1. עקרונות מערכות לניהול בסיס נתונים

2. מערכות בסיסיות לניהול נתונים
תו, שדה, רשומה,קובץ
ארגון קבצים: סדרתי, אינדקס סידרתי, אקראי
סוג הגישה לקובץ: גישה סדרתית, גישה ישירה

4. מערכות בסיסיות לניהול נתונים
כל תוכנית יישום מטפלת בקובץ אחד או יותר
לתוכנית היישום תלות מוחלטת בצורת האיחסון הפיסית של הנתונים, הניהול והטיפול בהם.
שיתוף נתונים בין יישומים שונים - כמעט בלתי אפשרי
גורם לכפילות בנתונים

5. מערכות לניהול קבצים - File Management System
משחררת את המפתח מטיפול במבנה הפיסי של הנתונים
מספקת כלים ליצירת הקובץ ואחזקתו
שגרות סטנדרטיות לגישה לנתונים אשר מהוות חלק מהמערכת לניהול קבצים
דוגמא: מערכת VSAM של IBM

6. מערכות לניהול קבצים - File Management System
תוכניות היישום מכירות את התכונות הפיזיות של הקובץ (מבנה רשומה, מפתחות, שיטת הגישה לקובץ)
שינוי בתכונות פיזיות אלה מחיבות שינוי מקביל בתוכנית היישום

8. מערכות לניהול קבצים - File Management System
3 תוכניות יישום ניגשות לאותו קובץ, ולכן -
כל אחת מכילה את הגדרת רשומת הקובץ
כל תוכנית יישום מקבלת עותק נפרד של תוכנת המערכת לניהול קבצים
המערכת לניהול קבצים אינה מטפלת בקשרים בין הקבצים אלא בקובץ הבודד בלבד

9. מערכות לניהול קבצים - File Management System
חסרונות -
אמינות הנתונים: ניתן לבטל רשומת מרצה מבלי לעדכן בהתאם את כל רשומות הקורס בהם הוא מלמד
רמת תמיכה נמוכה לשינויים במבנה הנתונים: כל שינוי במבנה הרשומה דורש שינוי בהגדרת הרשומה בכל תוכניות היישום הניגשות אליה - דבר המצריך הידור מחדש

10. מערכת לניהול בסיסי נתונים
בסיס נתונים: אוסף של טבלאות הקשורות ביניהם בקשרים לוגיים המאפשרים את שיתוף הנתונים בין היישומים השונים
בנוסף לטבלאות המכילות את הנתונים מכיל בסיס הנתונים גם אוסף טבלאות המתארות את מבנה בסיס הנתונים עצמו.

11. מערכת לניהול בסיסי נתונים
בד”כ כל טבלה מאוחסנת בקובץ פיזי נפרד
ניתן לאחסן מספר טבלאות באותו קובץ פיזי
ואפילו את כל הטבלאות בקובץ פיזי אחד

12. מערכת לניהול בסיסי נתונים
אי-תלות פיזית ולוגית בין תוכניות היישום לבין מבנה בסיס הנתונים
שלא כבמערכת לניהול קבצים - תיאור הנתונים הנו חלק אינטגרלי מבסיס הנתונים ולא מהווה חלק מתוכנית היישום

13. מערכת לניהול בסיסי נתונים טבלאיים RDBMS Relational Data Base Management System
תוכנה ייעודית המאפשרת לתוכנית יישום לגשת בנוחות וביעילות אל הטבלאות ולבצע את הפעילויות הדרושות
תומכת ב- 3 פונקציות בסיסיות: הגדרת הנתונים (Data Definition) טיפול בנתונים (Data Manipulation) אבטחת אמינות (Data reliability)

14. טיפול בנתונים Data Manipulation
גישה לבסיס הנתונים מתוך תוכניות היישום או באופן ישיר ע”י המשתמש וביצוע: שליפת נתונים הצגת נתונים לפי חתכים שונים עדכון טבלאות הוספת שורות חדשות לטבלה ביטול שורות קימות

15. אבטחת אמינות
הבטחת אמינות בסיס הנתונים: ברמת הטבלה הבודדת ברמת הקשרים בין הטבלאות
התוצאה: הגדלת אמינות המידע

18. סכימה גלובלית Global Schema
מתארת את הטבלאות
עמודות בכל טבלה
טיפוס הנתונים (Data Type) של כל עמודה
מפתח עיקרי (Primary Key)
קשרים לוגיים בין טבלאות
אילוצים על ערכים בטבלה

19. שפה להגדרת נתונים DDL Data Definition Language
אוסף פקודות להגדרת הסכימה הגלובלית
השפה מאפשרת:
הגדרת טבלאות, עמודות, טיפוס נתונים, מפתח עיקרי
תחומי ערכים מותרים
קשרים לוגיים
כללי הגנה
מזניקים (Triggers) המופעלים בתנאים מסוימים ומבצעים פעולות מסוימות

20. אוסף פקודות להגדרת סכימה

21. תת-סכימה (Sub Schema) / טבלאות מדומות (View)
חלק מבסיס הנתונים הנגזרים על פי הצרכים המיוחדים של המשתמש או של תוכנית היישום
מאפשרת ליצור לכל משתמש נקודת מבט (View) ייחודית המותאמת לצרכיו
הטבלה המדומה: יכולה להכיל רק חלק מהשורות או העמודות, מאפשרת שינוי שמות סימבוליים של העמודות, מאפשרת כללי הרשאה שונים מאפשרת הכלת עמודות מחושבות

22. סכימה פנימית Physical Schema
תיאור המבנה הפיזי של הטבלאות כפי שהן מאוחסנות ביחידות ההחסנה השונות
מכילה פרטים על: צורת האחסון של הטבלאות שיטות הגישה לשורות הטבלה (ע”י אינדקס או מנגנון Hashing) מספר שורות בגוש (Block) סוג יחידת האחסנה של הטבלה

24. מילון נתונים Data Dictionary
קובץ מערכת המכיל את כל ההגדרות של: הסכימה הגלובלית והסכימה הפנימית
נותן תשובות לשאלות: אילו טבלאות מנוהלות בבסיס הנתונים אלו עמודות מנוהלות בטבלה מסוימת מהו תחום הערכים המותר לגבי עמודה מסוימת, ועוד

25. שפה לטיפול בנתונים DML Data Manipulation Language
תוכניות היישום המבקשות לגשת אל הנתונים חייבות להשתמש בשפה לטיפול בנתונים
SQL - שפה לאחזור ושינוי תוכן הנתונים: אחזור שורות מטבלאות, עדכון שורות, ביטול שורות, והוספת שורות
Embedded SQL - שיבוץ פקודות SQL סטטיות או דינמיות בתוך שפת תכנות מארחת הדורשת שירותי קדם-מהדר

26. שפה לטיפול בנתונים DML Data Manipulation Language
קדם מהדר - יודע לתרגם פקודות SQL לאוסף של פקודות CALL לתוך השפה המארחת
לדוגמא: Oracle תומך בעבודה עם קדם מהדר בשפות התכנות: Cobol, Pascal, PL/1, Ada וכן בממשק תכנות יישומים - API (יוסבר בהמשך)

27. שיבוץ פקודות SQL בתוך שפת תכנות מארחת

28. אפשרויות הגישה לבסיסי נתונים טבלאיים מתוך תוכנית היישום
מהנדס היישום: * משבץ את פקודות ה- SQL לתוך השפה המארחת הדורשת שירותי קדם מהדר * משתמש בממשק תכנות יישומים - API : SQL Application Programming Interface כאן אין דרישה לקדם מהדר היישום בונה את כל הפניות ע”י שימוש בפקודה CALL יצרן בסיס הנתונים מפרסם את כל השירותים שהמערכת מסוגלת לספק וכיצד יש להפעילם

29. אפשרויות הגישה לבסיסי נתונים טבלאיים מתוך תוכנית היישום
לדוגמא : * Sybase ו- SQL Server תומכות רק בממשק API * מערכת Informix תומכת בעבודה עם קדם מהדר בשיטה הסטטית והדינמית בשפות Cobol, C, Ada

30. עקרון ההפעלה של מערכות RDBMS

31. עקרון ההפעלה של מערכות RDBMS

32. עקרון ההפעלה של מערכות RDBMS
פקודות SQL מממשות תפישה לא פרוצדורלית לעומת התפישה הפרוצדורלית של מערכות לניהול קבצים / מערכות DBMS ישנות

34. דורות של שפות תכנות
דור 3 - C, ADA, PASCAL, JAVA, COBOL PL/1
דור שפת MAGIC של חברת משוב, שפת DELPHI של חברת Insight, שפת Visual Basic של מיקרוסופט, שפת Developer של Oracle, שפת Power Builder של Sybase

35. שפות דור 4 מאופיינות ב- פיתוח מהיר של יישומים
פקודות חדשות לטיפול בתפריטים וחלונות
פקודות התומכות בעבודה עם בסיסי נתונים טבלאיים
אין צורך בשירותי קדם-מהדר

36. מחולל שאילתות ודוחות
מחולל שאילתות/דוחות: Discoverer של Oracle Business Objects של Business Objects

37. גישה משרת WEB

38. מודל גישה לבסיסי נתונים - גישה משרת WEB
דפדפן (Browser) מציג טופס כדף במבנה HTML
הזנת פירטי קלט
קלט מגיע לשרת WEB באמצעות פרוטוקול HTTP
הפעלת יישום הבונה שאילתת SQL
היישום נשלח לשרת בסיס הנתונים
ביצוע פקודות SQL
החזרת תוצאות השאילתא לשרת WEB
בניית דף HTML עם הפלט
שיגור ברשת האינטרנט בפרוטוקול HTTP אל הדפדפן

39. יתרונות טכנולוגיית בסיסי הנתונים
שיתוף נתונים Data Sharing - שיתוף נתונים בין היישומים השונים (שיתוף נתונים בין יחידות הארגון השונות)
אמינות הנתונים Data Integrity - ניהול קשרים, בדיקת תקינות באופן מרכזי
זמינות הנתונים Data Availability - כלים מתוחכמים לשליפה ועדכון
סטנדרטיזציה Standartization - כל הנתונים מוגדרים ומנוהלים ע”י מנהל בסיס הנתונים ולא ע”י כל תוכנית יישום בנפרד מביא לאחידות בהגדרת שמות נתונים ובבדיקת תקינות

40. יתרונות טכנולוגיית בסיסי הנתונים
גמישות לשינויים (Flexibility to Changes) - קלות בהתאמת בסיס הנתונים ותוכניות היישום לשינויים בארגון
אבטחת נתונים (Data Security) - הגדרה ברורה למי מותר לעשות מה ועל איזה נתונים
תמיכה בעיבוד תנועות (Transaction Processing) - כשל במהלך ביצוע תנועה או אי השלמתה גורם לשחזור המצב
תמיכה בעדכון בו-זמני (Concurrent Update) - אפשרות לעדכון בו-זמני של הנתונים ע”י מספר משתמשים (שירותי נעילה ושחרור).

41. חסרונות טכנולוגיית בסיסי הנתונים
סבוכיות - תוכנה מורכבת הדורשת מיומנות בהפעלתה ואחזקתה
עלות - מאות דולרים לתחנת עבודה פרטית, עשרות אלפי דולרים לשרתים מחלקתיים ועד מאות אלפי דולרים למערכות מחשב גדולות
משאבי חומרה - יותר זיכרון, CPU, ושטחי עבודה בדיסק
רגישות לתקלות - תקלה יכולה לגרום להשבתה של חלק גדול מפעילות הארגון
מורכבות בשחזור - בגלל הקשרים בין הנתונים, תיקון ברשומה אחת גורר תיקונים רבים נוספים בטבלאות הקשורות

42. תרגילים
1. בחן את מערכות המידע השונות הפועלות בארגון בו הנך לומד או עובד: בדוק האם מערכות מידע אלו משתמשות במערכות ניהול קבצים או במערכות ניהול בסיסי נתונים באיזה שפות תכנות משתמשים בארגון? האם מערכות אלו מנהלות מילון נתונים מרכזי, או שהגדרת הנתונים נמצאת בכל תוכנית יישום? לגבי מערכת RDBMS, כיצד מתבצעת הגישה לבסיס הנתונים מתוך תוכנית היישום. האם קיימות פקודות SQL בתוך השפה המארחת הדורשות שירותי קדם-מהדר או שהיישום משתמש בממשק API?
2. עליך לבנות יישום באינטרנט: היישום מאפשר לתושבי העיר לגשת לאתר של הספרייה העירונית ולבדוק אם יש בספריה ספר מסוים, והאם הוא זמין להשאלה תאר את מרכיבי היישום ואת שלבי העבודה שלו הערה: תוכל לבצע תרגיל זה באופן תיאורטי אך רצוי לבדוק היכן קיימת ספריה שברשותה אתר שניתן לפנות אליו באמצעות האינטרנט.