VISOKA TEHNIKA KOLA ORGANIZACIJA PODATAKA I INFORMACIJA INFORMACIONI

VISOKA TEHNIČKA ŠKOLA ORGANIZACIJA PODATAKA I INFORMACIJA INFORMACIONI SISTEMI Nastavnik: dr Miroslav Medenica, dipl. inž. 1

ORGANIZACIJA PODATAKA I INFORMACIJA n n n Razvoj nove informacione tehnologije zahteva i uspostavljanje novih oblika strukture i organizacije podataka. Ovakav zahtev rezultat je u prvom redu fizičkih karakteristika savremenih nosilaca podataka i memorija računarskih sistema, te novih mogućnosti i pogodnosti koje takve memorije pružaju u procesu obrade i memorisanja podataka. Objašnjenje i analiza ovakve organizacione strukture podataka zahteva da se u vezi sa tim izvrši: identifikacija strukture sa logičkog i fizičkog aspekta objasni međusobna povezanost iskazanih struktura u okviru date organizacije. 2 2

BIT BAJT I ENTITET 1/3 n n Bit- u logičnom smislu predstavlja jediničnu strukturu za iskazivanje neke količine informacija po osnovu organizacione jedinke vezano za fizičko memorisanje podataka. Kod digitalnih kompjuterskih sistema, bit može zauzeti samo dva moguća stanja: dobija strujni impuls i zauzima stanje 1 ne dobija strujni impuls i zauzima stanje 0. Bit nam prema tome služi i kao memorijski kapacitet u koji možemo sačuvati samo jedan od 3 dva moguća binarna simbola (1 ili 0).

BIT BAJT I ENTITET 2/3 n n n n Za praktične potrebe memorisanja i iskazivanja to nam je u svakom slučaju nedovoljno, pa se bitovi povezuju u skupove od: 4 bita koje nazivamo tetrada 8 bita koje nazivamo bajt 16 bita koje nazivamo polureč 32 bita koje nazivamo reč 64 bita koje nazivamo dvostruka reč. Za objašnjenje ovih pojmova najpogodnija jedinica je “bajt”. Bajt predstavlja dakle u fizičkom smislu skup od osam bita. Kao takva memorijska jedinica ona nam omogućava da u logičkom smislu u njemu možemo čuvati jedan znak bilo koje apstraktne abecede: numerički (0, 1, 2, …) -alfabetski (A, E, I, …) -specijalni (. , =, -, …) 4

BIT BAJT I ENTITET 3/3 n n n Skup od 4 bita, omogućava nam memorisanje i predstavljanje samo numeričkih znakova. Bitno je istaći da bajt predstavlja i najmanju adresibilnu jedinicu memorije što sa stanovišta korisnika znači da ne postoji manja jedinica za upisivanje ili čitanje nekog sadržaja. Sve druge pomenute jedinice podataka u zavisnosti od toga koja od njih sa tehničko-tehnološkog stanovništa čini osnovnu ćeliju u arhitekturi kompjuterskog sistema razlikujemo: 16 bitne mašine čija je osnova polureč 32 bitne mašine čija je osnova reč 64 bitne mašine čija je osnova dvostruka reč. 5

ENTITET 1/3 n Entitet je jedan od logičkih pojmova koji se različito definiše, ali se pod njim najčešće podrazumeva neki elementarni objekat posmatranja koji nam je relevantan sa datog stanovišta. Svaki entitet pri tome ima različita svojstva ili obeležja koja mogu biti izvorna ili izvedena. Obeležja entiteta su uvek neki parametri kojima bliže identifikujemo proučavani entitet i koji se mogu konkretizovati. 6

Entitet Izvorna obeležja Konkretizacija obeležja a. )skladište dužina, visina, širina, lokacija 100 m, 10 m, 40 m Mali Mokri Lug izvedena obeležja b. )kupac broj robe u skladištu kapac. 80 kom, 1500 kom mesto, adresa, roba Beograd, Kosovska 15, TV izvedena obeležja učešće u ukupnom prometu, 15%, 15 dana, virmanom rok plaćanja, način plaćanja 7

ENTITET 3/3 Svaki entitet može imati više obeležja i obrnuto npr. na jednoj lokaciji može biti više skladišta ili za jednu robu više kupaca. To znači da se između entiteta i obeležja u svakom konkretnom slučaju mogu uspostaviti različite funkcionalne veze i odnosi. Ovakav način prikazivanja pogodan je i za definisanje relacija predhođenja skupova informacija o čemu će kasnije biti više reči. Znači da uvek možemo definisati i skupove obeležja, a konkretizacija obeležja za svaki pojedini entitet daje nam strukturu koju nazivamo podatak ili polje. 8

PODATAK 1/3 n n U teoriji komunikacija pod pojmom podatka se podrazumeva vest koju je uputio pošiljalac primaocu, a koja je definisana nazivom, obimom i vrstom. Drugim rečima može se uopšteno reći da je podatak sve ono što opisuje neku činjenicu. To znači da je podatak logička jedinica koja još uvek ne predstavlja informaciju, a koja se u smislu digitalne strukture u kompjuterskoj organizaciji memorije naziva polje. 9

PODATAK 2/3 n Kao što je predhodno pomenuto za podatak koji je definisan obimom i vrstom, tako isto i za polje kao njegov sinonim u kompjuterskoj organizaciji važi da mora biti dimenziono definisan na isti način kako je dato na sledećoj šemi. Naziv i obim polja određuje sam korisnik dok vrsta polja proizilazi iz samog karaktera znakova koji ga čine. 10

Naziv polja Obim (veličina) Vrsta -šifra kupca 6 znakova numerički -ime kupca 20 znakova alfabetski -ulica 18 znakova alfabetski -broj 5 znakova alfa-numerički -mesto 15 znakova alfabetski 11

SEGMENT 1/3 n n Više podataka odnosno polja koji se mogu svesti pod neki zajednički imenik čine segment. U primeru takvi segmenti su: adresa kupca (ulica, broj, mesto) uslovi plaćanja (rok, račun, konto, kamata) stanje računa (duguje, potražuje, saldo). 12

šifra kupca Ime-naziv Adresa kupca ulica Uslovi plaćanja rok broj mesto Stanje računa račun konto kamata duguje potražuje saldo 13

SEGMENT 3/3 Segment je takođe logička jedinica koja kao struktura predstavlja jednu složenu celinu od skupa podataka. Ovo upućuje (prema konkretnom primeru) da sa stanovišta strukture i segment i slog mogu biti istovremeno informacija. Segment međutim nije istovremeno i fizička jedinica podataka što znači da se u organizaciji memorisanja on defakto ne izdvaja ni u kakvu fizički zasebnu celinu. Naprosto on je deo celine koju nazivamo slog. 14

SLOG 1/3 Slog podataka obuhvata sve podatke i segmente kao njihove podskupove koji su važni za jedinični aplikativni objekat posmatranja. Npr. slog kupac objedinjava sve važne podatke o svakom pojedinom klijentu, dok slog roba sve važne podatke o artiklima koji su predmet proučavanja, tj. evitentiranja obrade itd. U logičkom smislu slog je dakle uvek jedna zaokružena celina podataka i njegova identifikacija zahteva, da isti bude konkretizovan na način kako je to objašnjeno za entitet. 15

SLOG 2/3 To istovremeno znači da se slogovi međusobno razlikuju po nazivu, logičkom sadržaju i dužini. Razlike u logičkom sadržaju slogova nastaju kao posledica konkretizacije obeležja koja su obuhvaćena slogom. Bitno je stoga da slogom budu obuhvaćena sva obeležja koja su nam važna sa stanovišta dobijanja odgovora na informacione zahteve korisnika. To podrazumeva da u kreiranju sloga mora učestvovati i projekat i korisnik sistema kako bi se već u toj fazi obezbedio željeni sadržaj. 16

SLOG 3/3 Identifikacija nekog sloga u memoriji vrši se (u momentu potrebe na bazi upitnika, odnosno infomacionog zahteva) putem odgovarajućeg ključa. Ključ logičkog sloga vrši funkciju identifikatora i to na bazi jednog ili više obeležja. U prvom slučaju uloga ključa obično ima identifikaciona šifra, ali to može biti i bilo koje drugo polje koje je jednoznačno određeno. Takav ključ naziva se primarni ključ. Pored njega moguće je koristiti i tzv. sekundarne ključeve koji predstavljaju više obeležja u datim granicama. Slog se identifikuje i kao fizička struktura i tada je određen načinom memorisanja podataka na magnetnoj memoriji. 17

BLOK Više slogova čine blok podataka. Koliko će slogova činiti blok stvar je proizvoljne ocene ili potrebe programera pri čemu se obično rukovodimo načelom što bolje iskorišćenosti magnetne memorije sa kojom radimo. Faktor blokiranja, kao faktor, upravo govori koliko slogova pridružujemo u jedan blok. Blok je fizička jedinica podataka, što znači da ovakva struktura podataka defakto egzistira na magnetnoj memoriji, pri čemu se svaki slog iz sastava te strukture može zasebno dobiti ili ažurirati. Organizacija slogova u blokove sprovodi se i zbog potrebe brže organizacije ulaza/izlaza u kompjuterski sistem kao i postizanja racionalnijeg prenosa u 18 daljinskoj obradi podataka.

DATOTEKA 1/3 n n n Pod ovim pojmom podrazumeva se skup svih istovrsnih slogova koji se prikupljaju ažiriraju i obrađuju na nekom području aplikacije. Tako na primer govorimo o datotekama gotovih proizvoda, sirovina, materijala, kadrova itd. Svaka datoteka ima svoj simbolički naziv (ime) i dimenziono je definisana sa brojem slogova što predstavlja veličinu datoteke. 19

DATOTEKA 2/3 n n n Možemo istaći sledeće: datoteka je dvojnog karaktera, što znači da predstavlja i logičku i fizičku strukturu podataka u strukturi podataka datoteke uvek postoji neki pouzdan red koji omogućava obavljanje informacionih delatnosti i posebno operacije na datotekama u kompjuterskoj organizaciji je redovni oblik stukture i organizacije podataka, kao i najpogodniji i najprihvatljiviji oblik čuvanja, odnosno arhiviranja i memorisanja podataka. 20

DATOTEKA 3/3 n n n Bitna obeležja po kome se datoteke međusobno razlikuju su: vrsta odnosno tip datoteke veličina datoteke brzina pristupa do pojedinog sloga datoteke uređenost datoteke povezanost sa drugim datotekama 21

OPERACIJE SA DATOTEKAMA 1/2 n n n Jednom formirane datoteke imaju za cilj da omoguće laku manipulaciju sa podacima. U tom procesu se formiraju tri vrste datoteka: matične koje sadrže slogove sa relativno fiksnim obeležjima. U njima su uglavnom oni podaci koji se često ne menjaju npr. ime kupca, adresa itd. prometne datoteke koje sadrže one slogove čiji je sadržaj različit od jednog do drugog sloga. Najčešća namena ovih datoteka je da se pomoću njih izvrši ažuriranje matičnih datoteka npr. to su datoteke, fakture, uplate kupca itd. radne datoteke su one datoteke koje se privremeno formiraju u procesu neke obrade i koje služe samo u tom određenom trenutku. Nakon završene obrade one se ne čuvaju (arhiviraju) za razliku od matičnih i 22 prometnih datoteka.

OPERACIJE SA DATOTEKAMA 2/2 n n Bez obzira o kojoj vrsti datoteke se radi postoje sledeće tipične operacije sa datotekama: formiranje i kreiranje datoteka sortiranje pretraživanje ažuriranje. 23

BAZE PODATAKA 1/2 Kao najsloženiji oblik strukture i organizacije podataka, baza podataka u osnovi predstavlja oblik optimalne povezanosti datoteka (time i podataka) na nekom području rada poslovanja i življenja. Pod optimalnom povezanošću ovde se podrazumeva odnos na relaciji karakteristike hardvera-podaci-programi-zahtevi korisnika. Definicija: Baza podataka je skup podataka koji su povezani preko određenih relacija, pri čemu upravljački sistem BP (DBMS) formira i održava ove relacije. 24

BAZE PODATAKA 2/2 n n n Predpostavke od kojih se polazi pri izradi baza podataka su: datoteke koje ulaze u BP memorisane su na nosiocima koji omogućavaju direktan pristup podacima. slogovi podataka različitog tipa i međusobnih faza imaju malu ili nikakvu redundantnost kompletne fizičke strukture obeležja možemo fizički povezati i optimalno realizovati tek kroz kompleks baze podataka. 25

CILJEVI KOJI SE POSTIŽU BAZOM PODATAKA 1/2 n n Ciljevi koji se žele postići organizacijom baze podataka su brojni, ali se kao najvažniji mogu označiti sledeći: nezavisnost podataka odnosi se na razdvajanje fizičke i logičke strukture podataka u smislu da se bilo koja od njih može menjati bez uticaja na drugu. Sama nezavisnost može biti logička (šema baze podataka se može menjati bez izmene programa) i fizička (izmena podšeme baze podataka bez izmene šeme ili programa) neredudantnost - jedan podatak se samo jednom obuhvata i unosi u memoriju i bazu podataka 26

CILJEVI KOJI SE POSTIŽU BAZOM PODATAKA 2/2 n n fleksibilnost BP - ovim se označava mogućnost spajanja ranije razvijenih programa i njihovih viđenja podataka sa novim programima kao i povezivanje trenutno postojećih različitih vrsta programa. integritet podataka-označava zahtev za potpunošću, ispravnošću i zaštitu podataka od gubitaka i oštećenja. zajedničko korišćenje informacija od strane više korisnika označava sigurnost podataka i pristup u ovim uslovima. potpunost podataka - ovim se označava neophodnost da svi podaci koje zahtevaju programi budu sadržani u BP. 27

STRUKTURNI ASPEKT BAZE PODATAKA 1/2 Jedna od osnovnih specifičnosti pristupa BP u odnosu na konvekcionalno organizovanje datoteke sastoji se upravo u shvatanju i definisanju tzv. fizičkog i logičkog načina gledanja na strukturu podataka. Suština je naime u tome da se pod pojmom fizička struktura označava stvarna struktura podataka memorisana na konkretnoj fizičkoj jedinici (magnetnom disku). Nasuprot tome pojam logička struktura označava poseban način gledanja na strukturu podataka koji zavisi od samog subjekta posmatranja, te se stoga opravdano govori o više tipova logičke strukture podataka. Logička struktura BP upravo omogućava korisnicima (uključujući i programere) da svoje zahteve upite i sl. postavljaju i realizuju u formi informacija, odnosno u obliku željenog izlaza ne vodeći računa o stvarnoj strukturi i raspodeli podataka. 28

STRUKTURNI ASPEKT BAZE PODATAKA 2/2 n n n Ovo je bitna razlika u odnosu na pristup u uslovima konvekcijalnih datoteka, gde se između fizičke i logičke strukture postavlja znak jednakosti. Budući da se i suštinski radi o strukturi podataka na ovaj način definišu se tri aspekta BP i to: globalni logički aspekt-aspekt korisnika ili “šema” programerov logički aspekt -“podšema” stvarni tj. fizički aspekt. Povezivanje kojim se spajaju relacije jednog aspekta sa relacijama drugog aspekta označava se kao konverzija. U vezi sa tri navedena aspekta BP očigledno je da moraju postojati najmanje dve konverzije. Prva od njih mora se odnositi na konvertovanja naredbi (instrukcija upita itd. ) korisnika u oblik programerskog opisa dok će se druga odnositi na konvertovanje u onaj oblik mašinskih instukcija koji omogućava stvarnu aktivnost fizičkih slogova ili njihovih delova. 29

UPRAVLJAČKI SISTEM BAZE PODATAKA (DBMS)1/2 n n n Upravljački sistem BP je komponentni itegralni deo softvera i informacionog sistema. Njime se u opštem slučaju reguliše memorisanje, pretraživanje i održavanje podataka u svim a posebno ON LINE, REAL TIME način rada elektronskog računara. Upravljački sistem baze podataka osigurava sledeće mogućnosti: razdvajanje fizičke i logičke strukture podataka različite dužine slogova potpune mrežne i relacione strukture podataka proizvoljnu gustinu podataka zaštićeni način procesiranja podataka zaštitu na nivou polja. 30

UPRAVLJAČKI SISTEM BAZE PODATAKA (DBMS)2/2 n n n DBMS uspostavlja, prema tome, vezu između logičke strukture podataka (šeme i podšema) i fizičkih struktura na memoriji. Ova veza uspostavlja se putem DBMS softverskih paketa i različitih metoda pristupa intergrisanih u operativnom sistemu. Pri izboru softvera za upravljanje BP obično se vodimo sledećim kriterijumima: jednostavnost korišćenja mogućnost programiranja brzina pretraživanja mogućnost korišćenja programa koji su proizvod drugih firmi mogućnost lakog održavanja jednostavnost obuke korisnika. 31

MODELI BAZE PODATAKA 1/7 Pod ovim pojmom podrazumeva se način struktuiranja odnosa između entiteta BP kao i način njihovog povezivanja. Izložiće se samo osnovni principi do sada razvijenih modela: n n n Hijerarhiski model Model mreže Model relacija 32

MODELI BAZE PODATAKA Hijerarhiski model - koncept ovog modela n n dopušta samo predstavljanje relacija 1: n između entiteta što znači da ovaj model zahteva ispunjenje sledećih uslova: postoji tačno jedan entitet koji se nalazi na najvišoj stepenici hijerarhije svaki entitet na višoj stepenici hijerarhije ima samo jednog predhodnika 33

MODELI BAZE PODATAKA Hijerarhijski model A B C D E 34

MODELI BAZE PODATAKA Model mreže - koncept ovog modela dopušta da n n n jedan entitet ili klasa entiteta može imati više predhodnika i više sledbenika. To istovremeno ima i otežavajuću stranu u činjenici da put ka nekom određenom entitetu nije više jasan kao kod predhodnog modela. Najvažnije osobine modela su: jedan entitet može pripadati velikom broju logičkih lanaca različitog tipa između dva entiteta može egzistirati više lanaca u šemi ne smeju egzistirati nikakve petlje. 35

MODELI BAZE PODATAKA Mrežni model a 1 b 1 a 2 b 2 a 3 b 4 36

MODELI BAZE PODATAKA Model relacija - relacioni model BP polazi od činjenice da se entitet opisuje kombinacijom atributa tj. obeležja. Svaki entitet može da se sastoji od n-obeležja koji se unose u redove tabele kako je to predstavljeno na slici. Sva obeležja u istoj koloni predstavljaju isti tip obeležja. Redovi jedne relacije identifikuju se putem tzv. ključnih obeležja. 37

MODELI BAZE PODATAKA Model relacija Broj kupca 104 118 110 Ime kupca RO PTT RO TURBINA RO PROMET Adresa kupca 11000 Beograd 24000 Novi Sad 38