رسانه خارجی در اين نسل نوارهای مغناطيسی بوده اند. اين نسل را می توان نسل بدون نرم افزار واسط ناميد. مشخصات کلی اين نسل عبارتند از:

• ساختار فايل ها ترتيبی است
• ساختار فيزيکی همان ساختار منطقی فايل است
• تنها روش پردازش فايل ها پردازش يکجا (batch processing) است
• برنامه کاربردی تمام عمليات ورودی/خروجی را انجام می دهد و نرم افزار واسطی برای مديريت پردازش فايل ها وجود ندارد
• طراحی ساختار فيزيکی به عهده کاربر است
• تغيير در ساختار داده منجر به تغيير در برنامه کاربردی می شود
• افزونگی داده حداکثر است
• اشتراک داده مطرح نيست
• نسخه های متعدد از فايل هنگام بهنگام سازی ايجاد می شود

عناصر اصلي سيستم پايگاه داده

اجزاء اصلي سيستم بانك اطلاعاتي عبارتند از:

1. داده ها
     • شامل داده هائي درباره موجوديت هاي مختلف محيط و ارتباط بين موجوديت ها.
2. سخت افزار
     • شامل عناصر پردازشی، رسانه های ذخيره سازی داده، دستگاه هاي جانبي، سخت افزارهای ارتباطی و غيره.
3. نرم افزار
     • شامل سيستم عامل و نرم افزارهاي ارتباطي شبکه، نرم افزار سيستم مديريت پايگاه داده و برنامه هاي كاربردي.
4. رويه های عملياتی
     • شامل کليه عملياتی که روی پايگاه داده انجام می شود، نظير تهيه پشتيبان، آمارگيری و ...
5. کاربر
     • شامل كاربران يا كساني كه به نحوي با سيستم در ارتباط هستند نظير مديرپايگاه داده(DBA)، طراحان پايگاه داده (DBD)، برنامه نويسان پايگاه داده (DBP) و کاربران نهائي(end users).

سيستم پايگاه داده (database system)

در اين روش كليه داده ها به صورت مجتمع در پايگاه داده ذخيره می شود، ولي هر كاربر ديد خاص خود را نسبت به داده ها دارد. كاربران مختلف مي توانند به طور مشترك با پايگاه داده كار كنند. به دليل تجمع داده افزونگي به حداقل ممكن كاهش مي يابد.

نرم افزاری به نام سيستم مديريت پايگاه داده ( DBMS ) به عنوان واسطه بين برنامه هاي كاربردي و پايگاه داده ايفاي نقش مي كند لذا امنيت داده ها در اين روش بيشتر است.

چند نمونه از کاربردهای سيستم پايگاه داده موارد زير هستند:

• انجام کليه تراکنش های بانکداري
• رزرواسيون و زمانبندي خطوط هوائي
• ثبت نام دانشجويان، واحدگيری و ثبت نمرات در مراکز آموزشی
• ثبت اطلاعات مشتريان، محصولات و فاکتورهای خريد و فروش
• پيگيري سفارشات و پيشنهادات در فروش online
• ثبت رکوردهاي کارمندان و محاسبات حقوق، کسورات مالياتي در سازمان

 

دو روش كلي براي ذخيره و بازيابي خودكار داده ها وجود دارد: سيستم فايلی ساده و سيستم پايگاه داده

سيستم فايلی (file system)

در اين روش، داده ها در فايل هاي مجزا قرار گرفته و سيستم های جداگانه ای به نام سيستم پردازش فايل براي استفاده از فايل های داده ای طراحي مي شوند. در اين سيستم ها هر برنامه ي كاربردي تنها به فايل داده ای مربوط به خود می تواند مراجعه مي كند.

اشکالات چنين طراحي در ذخيره داده به طور خلاصه عبارتند:

1. افزونگي و ناسازگاري داده به دليل چندين فرمت فايل و تکرار اطلاعات در فايلهاي مختلف.
2. مشکل در دستيابی داده و نياز به نوشتن برنامه جديدي براي انجام هر کار
3. قيدهای جامعيت به جاي اينکه صريحا بيان شوند در کدبرنامه از نظر پنهان مي شد. اضافه کردن قيدهاي جديد يا تغيير قيدهاي موجود به سختي صورت مي گيرد.
4. ايجاد ناسازگاري به دليل وجود چندين کپي از فقره هاي داده
5. مشکلات امنيتی به دليل دسترسي همروند و بدون کنترل توسط چند کاربر

پايگاه داده

يک بانك اطلاعاتي يا پايگاه داده (database) مجموعه اي سازمان يافته و بدون افزونگي از داده های مرتبط به هم است که مي تواند توسط سيستم هاي کاربردي مختلف به اشتراک گذاشته شود و به راحتي دسترسی، مديريت و بهنگام شود.

وقتی داده به صورت پايگاه داده سازماندهی می شود، کاربر و برنامه نويس نيازي به دانستن جزئيات ذخيره سازي داده ندارند. علاوه براين داده مي تواند بدون تاثير روي اجزاي ديگر سيستم تغيير کند. برای مثال از اعداد حقيقي به صحيح، از يک ساختار فايل به ديگری يا از دستگاه ذخيره سازي نوري به مغناطيسي تغيير کند.

---

ويژگي هاي داده در پايگاه داده

ويژگی هائی که داده در پايگاه داده بايد داشته باشند در ليست زير آمده است:

1. اشتراکی شدن (shared)
      • داده در پايگاه داده بين چندين کاربر و برنامه کاربردی به اشتراک گذاشته می شود.
2. ماندگاري(persistence)
     • وقتي داده در پايگاه داده ذخيره شد پايدار است و از بين نمی رود، مگر آنکه توسط سيستم پايگاه داده تغيير کند.
3. امنيت (security)
      • داده در پايگاه داده از فاش شدن، تغيير و تخريب بدون مجوز محافظت می شود. مدير سيستم توسط سطوح دسترسي و قيدهای امنيتی نحوه دستيابی به داده را تعريف می کند و اطمينان می دهد که دستیابی از طريق مناسب انجام می شود.
4. اعتبار (validity)
      • يا جامعيت (integrity) و يا صحت(correctness) به درستی داده در پايگاه داده نسبت به موجوديت دنياي واقعي معتبر اشاره دارد. مثلا موجودی بانک نبايد منفی باشد.
5. سازگاری (consistency)
     • داده در پايگاه داده با مقدار واقعي داده در دنياي خارج سازگار است. وقتی يک فقره اطلاع در بيش از يک نقطه ذخيره شود و لازم باشد بهنگام شود، اگر بهنگام سازی در همه نقاط انجام نشود ناسازگاری ايجاد می شود.
6. کاهش افزونگی (non redundancy)
     • داده در پايگاه داده داراي حداقل افزونگي است. افزونگي به اين معناست که هيچ دو فقره داده در بانک معرف يک موجوديت در دنياي خارج نباشد.
7. استقلال (independence)
     • تغييردر نمايش فيزيکی، تکنيک های دستيابی و سازماندهی داده تاثيری روی برنامه های کاربردی ندارد.

داده

داده (data) دارای تعاريف مختلفی است، به طور کلی داده ها كلمات و ارزش هاي واقعي هستند كه از طريق مشاهده و تحقيق بدست مي آيند، به عبارت ديگر داده نمودي از وقايع، معلومات، رخدادها، پديده ها و مفاهيم مي باشد.

در محاسبات، داده به اطلاعي گفته می شود که به شکلی مناسب براي انتقال و پردازش ترجمه شود. در کامپيوتر و رسانه های ارتباطاتی امروزی داده به شکل باينری تبديل مي شود. بنابراين داده يک نمايش باينری از يک موجوديت منطقي ذخيره شده در حافظه کامپيوتر است.

از نظر ساختاري داده به مقادير صفت خاصه انواع موجوديت ها اتلاق می شود.

ريشه کلمه داده از عبارت لاتين datum گرفته شده که به معنی اطلاع است. و data فرم جمع آن است. اما datum بندرت استفاده می شود و اکثرا ترجيح می دهند data را به صورت يک کلمه مفرد استفاده کنند.

---

اطلاع

اطلاع (information) مفهومي است که براي گيرنده آن قابل درک بوده و با دانستن آن می تواند برای حل يک مسئله تصميم گيري يا ارزيابی كند.

وقتي اطلاع وارد کامپيوتر شده ذخيره مي گردد به داده تبديل می شود. بعد از پردازش، داده خروجي مجددا به عنوان اطلاع دريافت مي شود.

وقتي اسم صفت خاصه و مقدار منسوب به آن در دست باشند اطلاعي در مورد موجوديت حاصل مي شود.

هنگاميکه اطلاعات در يک بسته خاص قرار می گيرند و براي درک موضوعی يا انجام کاری استفاده مي شود به دانش (knowledge) تبديل می شود.

---

موجوديت

موجوديت (entity) مفهوم کلي پديده، شيء يا فردي است که در مورد آن مي خواهيم اطلاع داشته باشيم و در کامپيوتر ذخيره کنيم.

هر نوع موجوديت دارای مجموعه اي از صفات خاصه (attribute) است که ويژگي جداکننده يک نوع موجوديت از نوع ديگر محسوب می شود.

---

مثال. اگر در نظر داريم يك سيستم پايگاه داده براي يك دبيرستان پياده سازي كنيم مواردي چون دانش آموزان، دبيران، دروس، كلاس ها و غيره جزء موجوديت هاي سيستم به شمار مي روند.

مثال. موجوديت دانشجو در سيستم دانشگاه مي تواند داراي صفات خاصه: نام، نام خاوادگي، سن، سال تولد، رشته تحصيلي، سال ورود و ... باشد و يا موجوديت درس صفات خاصه: كد درس، نام درس و تعداد واحد ‎

هرگاه دو هادي در فاصله اي از هم قرار گيرند ، تشكيل يك خازن مي دهند كه به اين دو هادي جوشن هاي خازن مي گويند و در بين اين دو جوشن ماده ي عايق يا دي الكتريك وجود دارد . جنس عايق نوع خازن را مشخص مي كند . عايق هاي بكاررفته در خازن عبارتند از : هوا ، كاغذ ، ميكا ، پلاستيك ، سراميك ، اكسيد آلومينيوم و اكسيد تانتاليم .
خازن ها انرژي الكتريكي را نگهداري مي كنند و به همراه مقاومت ها ، در مدارات تايمينگ استفاده مي شوند . همچنين از خازن ها براي صاف كردن سطح تغييرات ولتاژ مستقيم استفاده مي شود . از خازن ها در مدارات بعنوان فيلتر هم استفاده مي شود . زيرا خازن ها به راحتي سيگنالهاي غير مستقيم AC را عبور مي دهند ولي مانع عبور سيگنالهاي مستقيم DC مي شوند .
تست خازن با اهمتر صورت مي گيرد بدين ترتيب كه اگر عقربه اهمتر روي 0 قرار بگيرد خازن اتصال كوتاه شده ، اگر عقربه قبل از 500 بايستد خازن نشتي دارد ، اگر بعد از 500 قرار بگيرد سالم مي باشد و اگر عقربه روي بي نهايت قرار بگيرد خازن قطع مي باشد .
ظرفيت خازن:
ظرفيت معياري براي اندازه گيري توانائي نگهداري انرژي الكتريكي است . ظرفيت زياد بدين معني است كه خازن قادر به نگهداري انرژي الكتريكي بيشتري است . واحد اندازه گيري ظرفيت فاراد است . 1 فاراد واحد بزرگي است و مشخص كننده ظرفيت بالا مي باشد . بنابراين استفاده از واحدهاي كوچكتر نيز در خازنها مرسوم است . ميكروفاراد µF ، نانوفاراد nF و پيكوفاراد pF واحدهاي كوچكتر فاراد هستند .
نانو فاراد f 9-10 = nf 1
ميكرو فاراد f 6- 10= µf 1
پيكو فاراد f12- 10 = pf1
انواع مختلفي از خازن ها وجود دارند كه ميتوان از دو نوع اصلي آنها ، با پلاريته ( قطب دار ) و بدون پلاريته ( بدون قطب ) نام برد .
خازن هاي قطب دار
الف - خازن هاي الكتروليت
در خازنهاي الكتروليت قطب مثبت و منفي بر روي بدنه آنها مشخص شده و بر اساس قطب ها در مدارات مورد استفاده قرار مي گيرند در خازن هاي الكتروليت ظرفيت آنها بصورت يك عدد بر روي بدنه شان نوشته شده است . همچنين ولتاژ تحمل خازن ها نيز بر روي بدنه آنها نوشته شده و هنگام انتخاب يك خازن بايد اين ولتاژ مد نظر قرار گيرد . اين خازن ها آسيبي نمي بينند مگر اينكه با هويه داغ شوند .
ب - خازن هاي تانتاليوم
خازن هاي تانتاليم هم از نوع قطب دار هستند و مانند خازنهاي الكتروليت معمولاً ولتاژ كمي دارند . اين خازن ها معمولاً در سايز هاي كوچك و البته گران تهيه مي شوند و بنابراين يك ظرفيت بالا را در سايزي كوچك را ارائه مي دهند .
كد رنگي خازن ها :
در خازن هاي پليستر براي سالهاي زيادي از كدهاي رنگي بر روي بدنه آنها استفاده مي شد . در اين كد ها سه رنگ اول ظرفيت را نشان مي دهند و رنگ چهارم تولرانس ا نشان مي دهد .
براي مثال قهوه اي - مشكي - نارنجي به معني 10000 پيكوفاراد يا 10 نانوفاراد است .
خازن هاي پليستر امروزه به وفور در مدارات الكترونيك مورد استفاده قرار مي گيرند . اين خازنها در برابر حرارت زياد معيوب مي شوند و بنابراين هنگام لحيمكاري بايد به اين نكته توجه داشت .
كد رنگ خازن ها
سياه 0 ،قهوه اي 1، قرمز 2،نارنجي 3،زرد4 ،سبز 5 ،آبي 6،بنفش 7 ،خاكستري 8 ، سفيد 9

خازنهاي بدون قطب :
خازن هاي بدون قطب معمولا خازنهاي با ظرفيت كم هستند و ميتوان آنها را از هر طرف در مدارات مورد استفاده قرار داد . اين خازنها در برابر گرما تحمل بيشتري دارند و در ولتاژهاي بالاتر مثلا 50 ولت ، 250 ولت و ... عرضه مي شوند .
پيدا كردن ظرفيت اين خازنها كمي مشكل است چون انواع زيادي از اين نوع خازنها وجود دارد و سيستم هاي كد گذاري مختلفي براي آنها وجود دارد . در بسياري از خازن ها با ظرفيت كم ، ظرفيت بر روي خازن نوشته شده ولي هيچ واحد يا مضربي براي آن چاپ نشده و براي دانستن واحد بايد به دانش خودتان رجوع كنيد . براي مثال بر 1/0 به معني 0.1µF يا 100 نانوفاراد است . گاهي اوقات بر روي اين خازنها چنين نوشته مي شود ( 4n7 ) به معني 7/4 نانوفاراد .
انواع خازن ها از لحاظ ظرفيت :
1- خازنهاي با ظرفيت ثابت :
خازن سراميكي ( عدسي) – غير الكتروليت :ظرفيت خازن به صورت شماره هاي كد دار بر روي آن است . در اين موارد عدد اول و دوم را نوشته و سپس به تعداد عدد سوم در مقابل آن صفر قرار دهيد تا ظرفيت بر حسب پيكوفاراد بدست ايد . بطور مثال اگر بر روي خازني عدد 102 چاپ شده باشد ، ظرفيت برابر خواهد بود با 1000 پيكوفاراد يا 1 نانوفاراد .
خازن هاي ميكايي
خازن هاي كاغذي ( غير الكتروليت يا بدون پلاريته )
خازن هاي ورقه اي
خازن هاي پلاستيكي
خازن هاي پلي استر ( غير الكتروليتي )
خازن ها ي شيميايي: خازن هاي اكسيد آلومينيومي و خازن هاي اكسيد تانتاليوم
خازن هاي پرچمي .
۲- خازن هاي متغير:
واريابل :
تريمر : خازن هاي تريمر خازن هاي متغيير كوچك و با ظرفيت بسيار پائين هستند . ظرفيت اين خازن ها از حدود 1 تا 100 پيكوفاراد ماست و بيشتر در تيونرهاي مدارات با فركانس بالا مورد استفاده قرار مي گيرند .
وركتور ( وريكاب ) – كه با تغيير ولتاژ دو سرش ظرفيتش تغيير مي كند .
در بعضی مواقع مقدار خازنی را میخواهیم که در بازار نیست برای این کار از مدارات خازنی استفاده میکنیم :
الف- مدار خازنی سری:
هرگاه چند خازن را پشت سر هم وصل کنیم مدار سری میشود و مقدار کل خازن از رابطه ی زیر محاسبه میشود.
سري بستن خازن : CT = 1 / C1 + … + 1 /Cn
ب- مدار خازنی موازی:
هرگاه چند تا خازن به صورتی که سر به سر و ته به ته وصل شود مقدار آن به هم جمع میشود و از رابطه ای زیر محاسبه میشود.
C1+C2+C3+…CN