شرح زبان سی شارپ و قابلیت های تحت وب آن (دات نت)

مقدمه

‍C# یکی از زبانهای جدید برنامه‌سازی شی‌گرا است که با ارائة رهیافت Component-Based به طراحی و توسعه نرم‌افزار می‌پردازد. آنچه ما در حال حاضر از زبانهای برنامه‌سازی Component-Based در اختیار داریم و آنچه که C# در اختیار ما قرار می‌دهد، افق جدیدی به سوی تولید و طراحی نرم‌افزارهای پیشرفته را در روی ما قرار می‌دهند.

نرم‌افزار، به عنوان یک سرویس، هدف اصلی نسل بعدی در سیستم‌های محاسباتی است. برای مثال، C# زبانی مناسب برای تولید و طراحی صفحات وب، ایجاد اجزایی با قابلیت استفاده مجدد و ایجاد محیط‌هایی چند رسانه‌ای را به عنوان زبانی که هدفش توسعه ایجاد نرم‌افزار‌های پیشرفته است، در اختیار ما قرار می‌دهد.

زبان برنامه‌سازی C#، به همراه تکنولوژی جدید شرکت نرم‌افزاری مایکروسافت یعنیNET. ارائه گردید، از این رو از تکنولوژیNET. این شرکت بهره می‌برد. پس در ابتدا به بیان مطالبی درباره محیطNET. می‌پردازیم.

فصل اول:تکنولوژیNET.

چراNET.؟

در گذشته زبانهای برنامه‌سازی، سیستم‌های عامل و محیط‌های اجرایی نرم‌افزار‌ها برای دوره‌ای خاص ساخته می‌شدند. هنگامیکه برنامه‌ها از محیط‌های رومیزی(Desktop) به اینترنت منتقل می‌شدند، ابزارهای موجود نیازمند API هایی اضافی و قابلیتهای دیگری بودند. بیشتر این قابلیتها در کنار زبانهای برنامه‌سازی بعنوان ابزارهایی جهت رفع این نیازمندیها ارائه می‌شدند. هرچند این ابزارهای اضافی بصورت قابل توجهی نیازمندیها را حل کرده و باعث رسیدن اینترنت به وضعیت کنونی شدند، اما همچنان مسائل بسیاری وجود داشت که نیاز به حل شدن داشتند.

NET. به منظور پشتیبانی از کاربردهای عصر جدید اینترنت ساخته شد. مواردی همچون گسترش، امنیت و versioning، که از مسایل مهممی بودند، توسط NET. پوشش داده شدند. قسمت مرکزیNET. بخش CLR (Common Language Runtime) است که یک موتور اجرایی مجازی است که از توسعه، امنیت و ارتقای نسخه کد پشتیبانی می‌نماید. در گذشته چنین امکاناتی برای کدهای کامپایل شده فراهم نبود. بدلیل اینکهNET. توانست بر این مشکلات اساسی فائق آید، راه حل قدرتمندتری جهت ساخت برنامه‌های تحت اینترنت به شمار می‌رود.

NET. چیست؟

NET. محیطی جهت ساخت برنامه‌های توزیع شده است که شامل ابزارهایی نظیر ""کتابخانه کلاسهای پایه"(BCL: Base Class Library)، CLR و زبانهای برنامه‌نویسی است. این ابزارها امکان ساخت انواع مختلفی از نرم‌افزارها، از قبیل فرمهای ویندوز، ADONET.، ASPNET. و سرویسهای وب، را فراهم می‌آورند.

فرمهای ویندوز، مجموعه‌ای از کتابخانه‌ها جهت ساخت رابط‌های کاربر گرافیکی برای برنامه‌های کاربردی است. این کتابخانه‌ها اغلب API های Win32 را در خود دارا می‌باشند. همچنین امکان استفاده از رهیافت شی‌گرایی را جهت تولید آسان برنامه‌های تحت ویندوز، فراهم می‌آورند.

ADONET. مجموعه‌ای از کلاسهای شی‌گرایی است که جهت ساخت مولفه‌های داده و سطوح دسترسی داده در برنامه‌های n-tiered مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ASPNET. شامل مدل برنامه‌نویسی فرمهای وب است که بوسیلة آن برنامه‌های تحت وب ساخته شده و تحت اینترنت قابلیت اجرا پیدا کرده و از طریق مرورگر(Browser) قابل دسترسی می‌باشند. این روش مدل بهبود یافته برنامه‌سازی وب است که در آن کدها در سرور کامپایل می‌شوند ولی همانند صفحات HTML در کامپیوتر مشتری اجرا می‌شوند.

سرویسهای وب، رهیافتی جدید، مستقل از platform و استاندارد، جهت ایجاد ارتباط و فعالیت بین سیستمهای ناهمگون در اینترنت، می‌باشند. سرویسهای وبNET.، از زیر ساخت شی‌گرایی برنامه‌نویسی ASPNET. استفاده می‌کنند، اما همچنان از استانداردهای باز و مدلی بر پایة پیغام(Message Based Model) استفاده می‌نمایند. استفاده از استانداردهای باز از قبیل XML، WSDL و UDDI باعث می‌شوند تا سرویسهای وب با سایر سرویسهای وب استاندارد که پیاده‌سازی‌هایی متفاوت دارند، بدون توجه به محیط و platform آنها، ارتباط برقرار نمایند.

این چند نمونه، اندکی از انواع مختلف نرم‌افزارهایی بودند که می‌توان تحتNET. به پیاده‌سازی آنها پرداخت.

کتابخانه‌های کلاس‌های پایه(Base Class Library: BCL)

BCL درNET.، شامل هزاران نوع قابل استفاده، جهت افزایش بهره‌وری در ساخت برنامه‌هایNET. است. به علت گستردگی BCL یادگیری تمام کلاسهای آن وقت‌گیر بوده و امکان پذیر نمی‌باشد، به همین دلیل برای صرفه‌جویی در زمان بهتر است قبل از ایجاد یک نوع خاص به جستجوی نوع‌های موجود در BCL بپردازیم. نگاهی کلی به BCL می‌تواند بسیار سودمند باشد. جدول زیر Namespace های مهم و توضیح نوعهای مختلف BCL را نمایش می‌دهد.

جدول 1-1 Namespaceهای مهم و رایج

هر Namespace مجموعه‌ای از کلاسهای از پیس ساخته شدةNET. است که می‌توان از آنها در برنامه‌های مختلف استفاده نمود.

(Common Language Runtime)CLR

CLR یک موتور اجرایی است که با هدف اصلی اجرای هدایت شدة کدها درNET. ایجاد گردیده است. CLR به مدیریت اجرا، ارتقای نسخه و امنیت تمامی کدها درNET. می‌پردازد. به همین دلیل کدهایNET. یا C# اغلب تحت عنوان کدهای مدیریت شده، شناخته می‌شوند.(Managed Code) تمامی کدهایی که به CLR مرتبت هستند، تحت عنوان "مدیریت شده" و کدهایی توسط CLR مدیریت نشده‌اند، بلکه مستقیماً به کد ماشین تبدیل می‌شوند، تحت عنوان "مدیریت نشده" بیان می‌شوند.

کدهای مدیریت شده، به کد ماشین کامپایل نمی‌شوند، بلکه به زبان سطح میانی مایکروسافت(MSIL) کامپایل شده و مورد استفاده قرار می‌گیرند. این زبان سطح میانی را می‌توان زبانی شبیه به زبان اسمبلی تصور کرد. IL در حافظه بارگذاری می‌شود و بلافاصله بوسیلة CLR در حافظه به کد ماشین کامپایل می‌گردد.

برنامه‌هایNET. از اسمبلی‌هایی تشکیل شده‌اند که اجزای خودکار منطقی توسعه، شناسایی و امنیت به حساب می‌آیند و تفاوت آنها با روشهای قدیمی در آن است که اسمبلی می‌تواند شامل یک یا چندین فایل باشد. اسمبلیNET. به صورت یک فایل اجرایی تک یا یک فایل کتابخانه‌ای است، اما ممکن است حاوی ماژول‌ها، که کدهایی غیر اجرایی بوده و قابلیت استفادة مجدد را دارند، نیز باشد.

مسئلة مهم دیگر در مورد CLR، نحوة بارگذاری(Load) و اجرای برنامه توسط آن است. به محض اینکه برنامةNET. شروع به اجرا می‌کند، ویندوز اسمبلیNET. راتشخیص داده و CLR را اجرا می‌کند. سپس CLR نقطه شروع برنامه را شناسایی و پروسة تعیین انواع که در آن، محل قرارگیری انواع مختلف بکار رفته در برنامه مشخص می‌شود را، اجرا می‌کند. اسمبلی شناسایی شده در پروسة Loader بارگذاری می‌گردد.

بهینه‌سازی و پردازش پرس و جو

در این تحقیق ما به تکنیک‌های بکار رفته توسط DMBS برای پردازش، بهینه‌سازی و اجرای پرس و جوهای سطح بالا می‌پردازیم. پرس و جوی بیان شده در زبان پرس‌و جوی سطح بالا مثل SQL ابتدا باید پویش و تجزیه . معتبر شود. پویشگر (اسکنر) علامت هر زبان، مثل لغات کلیدی SQL، اساس ویژگی، و اساس رابطه، را در متن پرس و جو شناسایی می‌کند،‌ در عوض تجربه کننده، ساختار دستوری پرس و جو را برای تعیین اینکه آیا بر طبق قوانین دستوری زبان پرس و جو تدوین می‌شود یا خیر، چک می‌کند. پرس و جو باید همچنین معتبر شود، با چک کردن اینکه تمام اسامی رابطه و ویژگی معتبر هستند و اسامی معنی‌دار در طرح پایگاه اطلاعاتی ویژها‌ی پرس و جو می‌شوند. نمونه داخلی پرس و جو ایجاد می‌شود،‌‌ که تحت عنوان ساختار داده‌های درختی بنام درخت پرس و جو می‌باشد. ارائه پرس و جو با استفاده از ساختار داده‌های گراف بنام گراف پرس و جو نیز امکان پذیر است. DOMS باید استراتژی اجرایی برای بازیابی نتیجه پرس و جو از فایل‌های پایگاه اطلاعاتی را هدایت کند. پرس و جو استراتژیهای اجرایی بسیاری دارد. و مرحلة انتخاب،‌ مورد مناسبی برای پردازش پرس وجو تحت عنوان بهینه‌سازی پرس و جو شناخته شده است. تصویر 1، مراحل مختلف پردازش پرس و جوی سطح بالا را نشان می‌دهد. قطعه بر نامه بهینه‌ساز پرس وجو، وظیفه ایجاد طرح اجرایی را بعهده دارد و ژنراتور (تولید کننده) که ، کد را برای اجرای آن طرح ایجاد می‌کند. پردازنده پایگاه اطلاعاتی زمان اجرا وظیفه اجرای که پرس و جو را بعهده دارد،‌ خواه در وضعیت کامپایل شده یا تفسیر شده جهت ایجاد نتیجه پرس و جو. اگر خطای زمان اجرا نتیجه شود،‌ پیام خطا توسط پایگاه اطلاعاتی زمان اجرا ایجاد می‌شود.

اصطلاح بهینه‌سازی نام بی مسمایی است چون در بعضی موارد،‌ طرح اجرایی انتخاب شده، استراتژی بهینه نمی‌باشد، آن فقط استراتژی کارآمد معقول برای اجرای پرس و جو است. یافتن استراتژی بهینه، ضامن صرف زمان زیادی است، بجز برای ساده‌ترین پرس و جوها،‌ ممکن است به اطلاعاتی روی چگونگی اجرای فایل‌ها در فهرست‌های فایل‌ها، اطلاعاتی که ممکن است کاملاً در کاتالوگ DBMS در دسترس نباشد، نیاز باشد. از اینرو،‌ برنامه‌ریزی استراتژی اجرا ممکن است توصیف درست‌تری نسبت به بهینه‌سازی پرس و جو باشد. برای زبانهای پایگاه اطلاعاتی (دریایی) جهت‌یابی در سطح پایینتر در سیستم‌های قانونی، مثل شبکه DML شبکه‌ای یا MOML سلسله مراتبی،‌ برنامه نویس باید، استراتی اجرای پذیرش و جو را انتخاب کند ضمن اینکه برنامه پایگاه اطلاعاتی را می‌نویسد. اگر DBMS فقط زیان جهت‌یابی را ارائه دهد. فرصت و نیاز محدودی برای بهینه‌سازی پرس وجوی وسیع توسط DBMS وجود دارد، در عوض به برنامه نویس قابلیت انتخاب استراتژی اجرایی بهینه ارائه می‌شود. بعبارت دیگر، زبان پرس و جو در سطح بالا، مثل SQL برای DBMSهای رابطه‌ای یا OQL برای DBMS‌های مقصد،‌ در ماهیت تفریطی‌تر است. چون آنچه نتایج مورد نظر پرس و جو است بغیر از شناسایی جزئیات چگونگی بدست آمدن نتیجه،‌ را تعیین می‌کند. بهینه‌سازی پرس و جو برای پرس و جوهایی ضروی است که در زبان پرس و جوی سطح بالا تعیین می شوند. ما روی توصیف بهینه‌سازی پرس و جو در زمینه ROBMS تمرکز می‌کنیم چون بسیاری از تکنیک‌هایی که توصیف می‌ کنیم برای، برای ODBMSها تطبیق یافته‌اند. DBMS رابطه‌ای باید استراتژیهای اجرای پرس و جوی دیگری را ارزیابی کند و استراتژی بهینه یا کارآمد معقولی را انتخاب کند. هر DBMS ،‌ تعدادی الگاریتم دسترسی به پایگاه اطلاعاتی کلی دارد که علامتهای رابطه‌ای مثل SELECT یا JOIN یا ترکیبی از این عملیات ‌ها را اجرا می‌کند. تنها استراتژیهای اجرایی که می‌توانند توسط الگاریتم‌های دسترسی DBMS اجرا شوند و برای طراحی پایگاه اطلاعاتی فیزیکی ویژه و پرس و جوی خاص بکار روند،‌ می‌توانند توسط قطعه برنامه بهینه‌سازی پرس و جو در نظر گرفته شوند. ما با بحث کلی چگونگی ترجمه پرس و جوهای SQL به پرس و جوهای جبری رابطه‌ای و در بهینه‌شدن آنها کار را شروع می‌کنیم. بعد ما روی الگاریتم‌ها برای اجرای عملیات‌های رابطه‌ای در بخش 1802 بحث می‌کنیم. بدنبال این مطلب، بررسی از استراتژیهای بهینه‌سازی پرس و جو را ارائه می‌دهیم. دو تکنیک اصلی برای اجرای بهینه‌‌سازی پرس و جو وجود دارد. اولین تکنیک بر اساس قوانین ذهنی جهت ترتیب دادن عملیات‌ها در استراتژی اجرای پرس و جو می‌باشد. ذهن قانونی است که بخوبی در اکثر موارد عمل می‌کند ولی برای کار مناسب در هر مورد کنش تضمین نمی‌شود. قوانین عملیات‌ها را در درخت پرس وجو مجدداً ترتیب می‌دهند. دومین تکنیک شامل برآورد هزینه استراتژیهای اجرای متفاوت و انتخاب طرح اجرایی با پایین‌ترین هزینه برآورد است. دو تکنیک معمولاً در بهینه ساز پرس و جو (باهم ترکیب می‌شوند) بهم ملحق می‌گردند. بررسی مختصری از عوامل در نظر گرفته شده در طول بهینه‌سازی پرس و جو در RDBMS بازرگانی ORACLL= را ارائه می‌دهیم. در بخش بعدی نوعی بهینه‌سازی پرس و جوی معنایی را ارائه می‌دهد که در آن محدودیت‌های شناخته شده برای پرداختن به استراتژیهای اجرایی پرس و جوی کارآمد استفاده می‌شوند. 2 – ترجمه پرس و جوهای SQL به پرس و جوهای رابطه‌ای: در عمل، SQL زبان پرس وجویی است که در اکثر RDBMS ‌های بازرگانی استفاده می‌شود. پرس وجوی SQL ، ابتدا به عبارت جبری رابطه‌ای توسعه یافته معادل،‌ نمایانگر ساختار داروهای درخت پرس و جو، ترجمه می‌شود و بعد بهینه‌سازی می‌شود. پرس و جوهای SQL به بلوکهای پرس و جو تجزیه می‌شوند،‌ که واحدهای اساسی را تشکیل می‌دهند که می‌توانند به عملکردهای جبری ترجمه شوند و بهینه‌سازی شوند. بلوک پرس و جو شامل عبارت SELECT- FROM-WHERE تکی و بندهای Groop By و HAVING است چنانچه این‌ها بخشی از بلوک باشند. از اینرو،‌ پرس و جوهای تو در تو در پرس و جو بعنوان بلوکهای پرس و جوی مجزا شناسایی می‌شوند. چون SQL شامل عملکردهای گروهی، مثل MAX ،‌ COUNT,SUM می‌باشد، این عملگرها باید در پرس و جوی جبری توسعه یافته‌ای شامل شوند، همانطوریکه در بخش 705 توصیف شد. پرس و جوی SQL در رابطه EMPLOEE در تصویر 705 را در نظر بگیرید: این پرس و جو شامل، پرس و جوی فرعی تو در تو است و از اینرو به دو بلوک تجزیه می‌شود. بلوک درونی بدین صورت است: و بلوک بیرونی بدین صورت می باشد: که C نمایانگر نتیجه حاصله از بلوک درونی است. بلوک درونی به عبارت جبری رابطه‌ای توسعه یافته زیر ترجمه شده است: و بلوک بیرونی به عبارت زیر ترجمه شده است: بهینه‌ساز پرس و جو، طرح اجرایی را برای هر بلوک انتخاب می‌کند. ما باید اشاره کنیم به در مثال فوق، بلوک درونی نیاز به ارزیابی شدن دارد تنها زمانی که، حداکثرحقوقی که بعکار می‌رود که بعنوان ثابت C، توسط بلوک بیرونی استفاده می‌شود. ما اینرو پرس و جوی تودرتوی غیرمرتبط نامیدیم (در فصل 8). آن برای بهینه‌سازی پرس و جوهای تو در توی مرتبط پیچیده‌تر، خیلی سخت‌تر است، جایی که متغیر Tuple از بلوک بیرونی در بند WHERE در بلوک درونی ظاهر می‌شود. 1802- الگاریتم های انسانی برای اجرای عملیاتهای پرس و جو: RDBMS شامل الگاریتم‌هایی برای اجرای انواع مختلف عملیاتهای رابطه‌‌ای است که می‌توانند در استراتژی اجرای پرس و جو نمایان شوند، این عملیات‌ها شامل عملیاتهای جبری بیسیک (اصلی) و توسعه یافته مورد بحث در فصل 7 ، و در بسیاری موارد، الحاقاتی از این عملیات‌ها می‌باشد. برای هر یک از این عملیات ها یا الحاقی از عملیات‌ها، یک یا چند الگاریتم برای اجرای عملیات‌ها در دسترس قرار دارند. الگاریتم ممکن است فقط برای ساختارهای ذخیره خاص مسیرهای دستیابی بکار روند، در اینصورت ،‌ تنها در صورتی استفاده می‌شود که فایل های موجود در عملیات شامل این مسیرهای دستیابی هستند. در این بخش، ما به الگاریتم‌های نمونه بکار رفته برای اجرای SEKECT ، JOIN و دیگر عملیاتهای رابطه‌ای می‌پردازیم. ما بحث مرتب کردن خارجی را در بخش 180201 آغاز می‌کنیم که در قلب عملیاتهای رابطه‌ای قرار دارد که از استراتژیهای ادغام کردن به مرتب کردن استفاده می‌کند. بعد ما به الگاریتم‌هایی برای اجرای عملیات SELECT در بخش 180202 می‌پردازیم،‌ به عملیات ‌JOIN در بخش 180203 و عملیات PRIJECT و عملیاتهای مجموعه در بخش IE 1802 و عملیات‌های گروهی و جمعی در بخش 2 .2 . 18 می‌پردازیم. 1. 2. 18- مرتب کردن خارجی: مرتب کردن، یکی از الگاریتم‌های اولیه بکار رفته در پردازش پرس و جو است. برای مثال، ‌به هر وقت پرس و جوی SQL ، بعد ORDER BY را تعیین می‌کند، نتیجه پرس و جو باید مرتب گردد. مرتب کردن، مؤلفه کلیدی در الگاریتم‌های مرتب کردن- ادغام کردن (مرتب-ادغام) بکار رفته برای Join و عملیاتهای دیگر، دور الگاریتم‌های حذف کپی برای عملیات PROYECT است. ما روی بعضی از این الگاریتم‌ها در بخش‌ 3. 2. 18 و 4. 02 18 بحث خواهیم کرد. توجه کنید که مرتب کردن در صورتی که اجتناب می‌شود که شاخص مناسب برای امکان دسترسی مرتب شده به ثبت‌ها وجود دارد. مرتب کردن خارجی به الگاریتم‌های مرتب کردن اشاره می‌کند که برای فایل های بزرگ ثبت ‌های ذخیره شده روی دیسک مناسب هستند که در حافظه اصلی، مثل اکثر فایل های پایگاه اطلاعاتی تناسب نمی‌‌یابد. الگاریتم‌ مرتب کردن خارجی نمونه از استراتژی مرتب- ادغام استفاده می‌کند، که با مرتب کردن- فایل‌های فرعی کوچک بنام اجراها در فایل اصلی شروع می‌شود و بعد اجراها مرتب شده ادغام می‌شوند،‌‍ فایل‌های فرعی مرتب شده بزرگتری ایجاد می‌شوند که بترتیب ادغام می‌شوند. الگاریتم ادغام –مرتب،‌ مثل دیگر الگاریتم های پایگاه اطلاعاتی به فاضی بافر در حافظه اصلی نیاز دارد،‌ جایی که مرتب کردن واقعی و ادغام اجراها انجام می‌ شود. الگاریتم اصلی (سیبک) شرح داده شده در تصویر 1802 ، شامل دو مرحله است: (1) فاز یا مرحله مرتب کردن و (2) مرحله ادغام.در مرحله مرتب کردن، اجراهای فایلی که می‌تواند در فضای باز موجود تناسب یابد در حافظه اصلی خوانده می‌شوند و با استفاده از الگاریتم مرتب کردن داخلی مرتب می‌شود عقب دیسک بعنوان فایل‌های فرعی مرتب شده متوفی نوشته می‌شود. اندازه اجرا و تعداد اجراهای آغازین توسط تعداد بلوکهای فایل (b) و فضای بافر موجود (NB) بیان می‌شود. برای مثال اگر بلوکو اندازه قایل 1024=b بلوک باشد،‌ بعد یا 205 اجرای آغازین در هر اندازه 5 بلوک است. از اینرو، بعد از مرحله مرتب کردن، 205 اجرای مرتب شده بعنوان فایل‌های فرعی موقتی روی دیسک ذخیره می‌شوند. اجرای مرتب شده بعنوان فایل‌های فرعی موقتی و روی دیسک ذخیره می‌شوند. در مرحله ادغام شدن، اجراهای مرتب شده،‌ در طول یک یا چند گذر ادغام می‌‌شوند. درجه ادغام شدن تعداد اجراهایی است که می‌توانند با همدیگر در هر گذر ادغام شوند. در هر گذر، یک بلوک بافر، برای حفظ یک بلوک از هر اجرای ادغام شده نیاز می‌باشد، و یک بلوک برای تشکیل یک بلوک نتیجه ادغام لازم است . از اینرو،‌ کوچکتر از و است و تعداد گذرها، است. در مثالها، است. لذا،‌ 205 اجرای مرتب شده آغازین در 25 تا در پایان اولیه گذر ادغام می‌شود: که بعد به 12، بعد 4 بعد یک اجرا ادغام می‌شوند، که بدین معنی است که چهارگذر لازم می‌باشد. حداقل از 2،‌ عملکرد بدترین مورد الگاریتم را ارائه می‌دهد که بدین قرار است: اولین جمله، تعداد دسترسی‌های بلوک برای مرحله مرتب سازی را نشان می‌دهد، چون هر بلوک فایل دو برابر دسترسی می‌شود، یکبار برای خواندن در حافظه،‌ یکبار برای نوشتن ثبت‌ها دیسک بعد از مرتب کردن. دومین جمله، تعداد دسترسی‌های بلوک برای مرحله ادغام کردن را نشان می‌دهد، با فرض اینکه بدترین مورد از 2 وجود دارد. بطور کلی، ثبت وقایع در مبنای و عبارت برای تعداد دسترسی‌های بلوک نوین قرار می‌شود: تصویر 1802- شرح الگاریتم ادغام – مرتب کردن برای مرتب کردن خارجی: 2. 2. 18- اجرا و پیاده‌سازی عملیات SELECT : تعداد Option‌هایی ( انتخاب‌ها) برای اجرای عملیات SELECT وجود دارد، که بعضی به فایل دارای مسیرهای دستیابی خاص بستگی دارند و تنها برای انواع معین شرایط انتخاب بکار می‌رود. ما به الگاریتم‌هایی جهت اجرای SELECT در این بخش می‌پردازیم. ما از عملیاتهای زیر استفاده می‌کنیم که روی پایگاه اطلاعاتی رابطه‌ای در تصویر 507 مشخص شده و بحث ما را روشن می‌سازد: متدهای جستجو برای انتخاب ساده: تعدادی الگاریتم های جستجو برای انتخاب ثبت‌ها از فایل امکان‌پذیر می‌باشند،‌ چون ثبت‌‌های فایل نامیده می شوند، چون ثبت‌‌های فایل را برای جستجو و بازیابی ثبت‌هایی که شرایط انتخاب را برآورده می‌سازند، پویش می‌کنند. اگر الگاریتم جستجو شامل کاربرد شاخص باشد،‌ جستحوی شاخص پویش شاخص نامیده می‌شد. متدهای جستجوی زیر ( 1S تا s6 ) مثالهایی از الگاریتم‌های جستجو هستند که می‌توانند برای اجرای عملیات انتخاب بکار روند: - s1 : جستجوی خطی (روش برنامه‌سازی پر قدرت): بازیابی هر ثبت در فایل، و تست اینکه آیا مقادیر ویژگی آن،‌ شرط انتخاب را براورده می‌سازد یا خیر. - S2: جستجوی بنیادی (دودویی):‌ اگر شرط انخاب شامل قیاس تساوی روی ویژگی کلیدی باشد که روی آن فایل مرتب می‌شود، جستجوی بنیادی، که نسبت به جستجوی خطی کارآمدتر است، می‌تواند بکار رود. مثال OP1 است چنانچه ssn ، ‌ویژگی کلیدی با شاخص اولیه‌( یا کلید hash) باشد،‌ برای مثال، SNN-‘123456789’ در opt، شاخص اولیه یا کلید hosh) برای بازیابی ثبت استفاده می‌شود، توجه کنید که این شرط، ثبت تکی را بازیابی می‌کند. - S4: کاربرد شاخص اولیه برای بازیابی ثبت‌های متعدد: اگر شرط انتخاب شدن قیاس تساوی روی ویژگی غیر کلیدی با شاخص خدشه‌سازی باشد،‌ برای مثال در ، شاخص را برای بازیابی کل ثبت‌ها در برآورده ساختن شرط،‌ استفاده کنید. - S6: بکارگیری شاخص ثانویه (درخت ) روی قیاس تساوی: این متد جستجو می‌تواند برای بازیابی ثبت تکی بکار رود چنانچه فیلد نمایه‌سازی (شاخص‌سازی) کلید باشد یا برای بازیابی ثبت‌های متعدد بکار می‌رود چنانچه فیلد شاخص‌سازی کلید نباشد،‌ این می‌تواند برای مقایساتی شامل یا بکار رود. در بخش 3. 4. 18، ما به چگونگی توسعه فرمول‌هایی می‌پردازیم که هزینه‌دستیابی این متدهای جستجو را در اصطلاحات تعداد دستیابی‌های بلوک و زمان دستیابی برآورد می‌کند. Method S!برای هر فایلی استفاده می‌شود ولی تمام متدهای دیگر به داشتن مسیر دستیابی مناسب روی ویژگی‌بکار رفته در شرط انتخاب بستگی دارند. متدهای S4 و 6،‌ می‌توانند برای بازیابی ثبت‌ها در دامنه معین بکار روند برای مثال پرس و جوها شامل این شرط‌ها، پرس وجوهای دامنه نیامد به می‌شوند.متدهای جستجو برای انتخاب پیچیده: اگر شرط عملیات SELECT، شرط تقارنی و مرتبط باشد، در اینصورت اگر از چندین شرط ساده در ارتباط با ارتباط منطقی and مثل op4 فوق تشکیل شود، ‌DBM می‌تواند از متدهای اضافی زیر برای اجرای عملیات استفاده کند: S7: انتخاب تقارنی یا ارتباطی با استفاده از شاخص اختصاص:‌ اگر ویژگی شامل شده در هر شرط ساده متکی در شرط تقارنی، مسیر دستیابی داشته باشد که به کاربرد یکی از متدهای S2 تا S6 امکان عمل دهد، از آن شرط برای بازیابی ثبت‌های استفاده کنید و بعد کنترل کنید آیا هر ثبت بازیابی شد، شرایط ساده باقیمانده در شرط تقارنی را برآورده می‌کند یا خیر. S8 : انتخاب تقارنی (ارتباطی) با استفاده از شاخص مرکب: اگر دو یا چند ویژگی در شرایط تساوی در شرط تفاوتی شامل شدند و شاخص مرکب در فیلدهای مرکب وجود داشته باشد، برای مثال اگر شاخص روی کلید مرکب (ESSN, PNO) در فایل Works ON برای OPS ایجاد شده باشد، می توان از شاخص مستقیماً اشاره کرد.

در این تحقیق ما به تکنیک‌های بکار رفته توسط DMBS برای پردازش، بهینه‌سازی و اجرای پرس و جوهای سطح بالا می‌پردازیم. پرس و جوی بیان شده در زبان پرس‌و جوی سطح بالا مثل SQL ابتدا باید پویش و تجزیه . معتبر شود. پویشگر (اسکنر) علامت هر زبان، مثل لغات کلیدی SQL، اساس ویژگی، و اساس رابطه، را در متن پرس و جو شناسایی می‌کند،‌ در عوض تجربه کننده، ساختار دستوری پرس و جو را برای تعیین اینکه آیا بر طبق قوانین دستوری زبان پرس و جو تدوین می‌شود یا خیر، چک می‌کند. پرس و جو باید همچنین معتبر شود، با چک کردن اینکه تمام اسامی رابطه و ویژگی معتبر هستند و اسامی معنی‌دار در طرح پایگاه اطلاعاتی ویژها‌ی پرس و جو می‌شوند. نمونه داخلی پرس و جو ایجاد می‌شود،‌‌ که تحت عنوان ساختار داده‌های درختی بنام درخت پرس و جو می‌باشد. ارائه پرس و جو با استفاده از ساختار داده‌های گراف بنام گراف پرس و جو نیز امکان پذیر است. DOMS باید استراتژی اجرایی برای بازیابی نتیجه پرس و جو از فایل‌های پایگاه اطلاعاتی را هدایت کند. پرس و جو استراتژیهای اجرایی بسیاری دارد. و مرحلة انتخاب،‌ مورد مناسبی برای پردازش پرس وجو تحت عنوان بهینه‌سازی پرس و جو شناخته شده است. تصویر 1، مراحل مختلف پردازش پرس و جوی سطح بالا را نشان می‌دهد. قطعه بر نامه بهینه‌ساز پرس وجو، وظیفه ایجاد طرح اجرایی را بعهده دارد و ژنراتور (تولید کننده) که ، کد را برای اجرای آن طرح ایجاد می‌کند. پردازنده پایگاه اطلاعاتی زمان اجرا وظیفه اجرای که پرس و جو را بعهده دارد،‌ خواه در وضعیت کامپایل شده یا تفسیر شده جهت ایجاد نتیجه پرس و جو. اگر خطای زمان اجرا نتیجه شود،‌ پیام خطا توسط پایگاه اطلاعاتی زمان اجرا ایجاد می‌شود. اصطلاح بهینه‌سازی نام بی مسمایی است چون در بعضی موارد،‌ طرح اجرایی انتخاب شده، استراتژی بهینه نمی‌باشد، آن فقط استراتژی کارآمد معقول برای اجرای پرس و جو است. یافتن استراتژی بهینه، ضامن صرف زمان زیادی است، بجز برای ساده‌ترین پرس و جوها،‌ ممکن است به اطلاعاتی روی چگونگی اجرای فایل‌ها در فهرست‌های فایل‌ها، اطلاعاتی که ممکن است کاملاً در کاتالوگ DBMS در دسترس نباشد، نیاز باشد. از اینرو،‌ برنامه‌ریزی استراتژی اجرا ممکن است توصیف درست‌تری نسبت به بهینه‌سازی پرس و جو باشد. برای زبانهای پایگاه اطلاعاتی (دریایی) جهت‌یابی در سطح پایینتر در سیستم‌های قانونی، مثل شبکه DML شبکه‌ای یا MOML سلسله مراتبی،‌ برنامه نویس باید، استراتی اجرای پذیرش و جو را انتخاب کند ضمن اینکه برنامه پایگاه اطلاعاتی را می‌نویسد. اگر DBMS فقط زیان جهت‌یابی را ارائه دهد. فرصت و نیاز محدودی برای بهینه‌سازی پرس وجوی وسیع توسط DBMS وجود دارد، در عوض به برنامه نویس قابلیت انتخاب استراتژی اجرایی بهینه ارائه می‌شود. بعبارت دیگر، زبان پرس و جو در سطح بالا، مثل SQL برای DBMSهای رابطه‌ای یا OQL برای DBMS‌های مقصد،‌ در ماهیت تفریطی‌تر است. چون آنچه نتایج مورد نظر پرس و جو است بغیر از شناسایی جزئیات چگونگی بدست آمدن نتیجه،‌ را تعیین می‌کند. بهینه‌سازی پرس و جو برای پرس و جوهایی ضروی است که در زبان پرس و جوی سطح بالا تعیین می شوند. ما روی توصیف بهینه‌سازی پرس و جو در زمینه ROBMS تمرکز می‌کنیم چون بسیاری از تکنیک‌هایی که توصیف می‌ کنیم برای، برای ODBMSها تطبیق یافته‌اند. DBMS رابطه‌ای باید استراتژیهای اجرای پرس و جوی دیگری را ارزیابی کند و استراتژی بهینه یا کارآمد معقولی را انتخاب کند. هر DBMS ،‌ تعدادی الگاریتم دسترسی به پایگاه اطلاعاتی کلی دارد که علامتهای رابطه‌ای مثل SELECT یا JOIN یا ترکیبی از این عملیات ‌ها را اجرا می‌کند. تنها استراتژیهای اجرایی که می‌توانند توسط الگاریتم‌های دسترسی DBMS اجرا شوند و برای طراحی پایگاه اطلاعاتی فیزیکی ویژه و پرس و جوی خاص بکار روند،‌ می‌توانند توسط قطعه برنامه بهینه‌سازی پرس و جو در نظر گرفته شوند. ما با بحث کلی چگونگی ترجمه پرس و جوهای SQL به پرس و جوهای جبری رابطه‌ای و در بهینه‌شدن آنها کار را شروع می‌کنیم. بعد ما روی الگاریتم‌ها برای اجرای عملیات‌های رابطه‌ای در بخش 1802 بحث می‌کنیم. بدنبال این مطلب، بررسی از استراتژیهای بهینه‌سازی پرس و جو را ارائه می‌دهیم. دو تکنیک اصلی برای اجرای بهینه‌‌سازی پرس و جو وجود دارد. اولین تکنیک بر اساس قوانین ذهنی جهت ترتیب دادن عملیات‌ها در استراتژی اجرای پرس و جو می‌باشد. ذهن قانونی است که بخوبی در اکثر موارد عمل می‌کند ولی برای کار مناسب در هر مورد کنش تضمین نمی‌شود. قوانین عملیات‌ها را در درخت پرس وجو مجدداً ترتیب می‌دهند. دومین تکنیک شامل برآورد هزینه استراتژیهای اجرای متفاوت و انتخاب طرح اجرایی با پایین‌ترین هزینه برآورد است. دو تکنیک معمولاً در بهینه ساز پرس و جو (باهم ترکیب می‌شوند) بهم ملحق می‌گردند. بررسی مختصری از عوامل در نظر گرفته شده در طول بهینه‌سازی پرس و جو در RDBMS بازرگانی ORACLL= را ارائه می‌دهیم. در بخش بعدی نوعی بهینه‌سازی پرس و جوی معنایی را ارائه می‌دهد که در آن محدودیت‌های شناخته شده برای پرداختن به استراتژیهای اجرایی پرس و جوی کارآمد استفاده می‌شوند. 2 – ترجمه پرس و جوهای SQL به پرس و جوهای رابطه‌ای: در عمل، SQL زبان پرس وجویی است که در اکثر RDBMS ‌های بازرگانی استفاده می‌شود. پرس وجوی SQL ، ابتدا به عبارت جبری رابطه‌ای توسعه یافته معادل،‌ نمایانگر ساختار داروهای درخت پرس و جو، ترجمه می‌شود و بعد بهینه‌سازی می‌شود. پرس و جوهای SQL به بلوکهای پرس و جو تجزیه می‌شوند،‌ که واحدهای اساسی را تشکیل می‌دهند که می‌توانند به عملکردهای جبری ترجمه شوند و بهینه‌سازی شوند. بلوک پرس و جو شامل عبارت SELECT- FROM-WHERE تکی و بندهای Groop By و HAVING است چنانچه این‌ها بخشی از بلوک باشند. از اینرو،‌ پرس و جوهای تو در تو در پرس و جو بعنوان بلوکهای پرس و جوی مجزا شناسایی می‌شوند. چون SQL شامل عملکردهای گروهی، مثل MAX ،‌ COUNT,SUM می‌باشد، این عملگرها باید در پرس و جوی جبری توسعه یافته‌ای شامل شوند، همانطوریکه در بخش 705 توصیف شد. پرس و جوی SQL در رابطه EMPLOEE در تصویر 705 را در نظر بگیرید: این پرس و جو شامل، پرس و جوی فرعی تو در تو است و از اینرو به دو بلوک تجزیه می‌شود. بلوک درونی بدین صورت است: و بلوک بیرونی بدین صورت می باشد: که C نمایانگر نتیجه حاصله از بلوک درونی است. بلوک درونی به عبارت جبری رابطه‌ای توسعه یافته زیر ترجمه شده است: و بلوک بیرونی به عبارت زیر ترجمه شده است: بهینه‌ساز پرس و جو، طرح اجرایی را برای هر بلوک انتخاب می‌کند. ما باید اشاره کنیم به در مثال فوق، بلوک درونی نیاز به ارزیابی شدن دارد تنها زمانی که، حداکثرحقوقی که بعکار می‌رود که بعنوان ثابت C، توسط بلوک بیرونی استفاده می‌شود. ما اینرو پرس و جوی تودرتوی غیرمرتبط نامیدیم (در فصل 8). آن برای بهینه‌سازی پرس و جوهای تو در توی مرتبط پیچیده‌تر، خیلی سخت‌تر است، جایی که متغیر Tuple از بلوک بیرونی در بند WHERE در بلوک درونی ظاهر می‌شود. 1802- الگاریتم های انسانی برای اجرای عملیاتهای پرس و جو: RDBMS شامل الگاریتم‌هایی برای اجرای انواع مختلف عملیاتهای رابطه‌‌ای است که می‌توانند در استراتژی اجرای پرس و جو نمایان شوند، این عملیات‌ها شامل عملیاتهای جبری بیسیک (اصلی) و توسعه یافته مورد بحث در فصل 7 ، و در بسیاری موارد، الحاقاتی از این عملیات‌ها می‌باشد. برای هر یک از این عملیات ها یا الحاقی از عملیات‌ها، یک یا چند الگاریتم برای اجرای عملیات‌ها در دسترس قرار دارند. الگاریتم ممکن است فقط برای ساختارهای ذخیره خاص مسیرهای دستیابی بکار روند، در اینصورت ،‌ تنها در صورتی استفاده می‌شود که فایل های موجود در عملیات شامل این مسیرهای دستیابی هستند. در این بخش، ما به الگاریتم‌های نمونه بکار رفته برای اجرای SEKECT ، JOIN و دیگر عملیاتهای رابطه‌ای می‌پردازیم. ما بحث مرتب کردن خارجی را در بخش 180201 آغاز می‌کنیم که در قلب عملیاتهای رابطه‌ای قرار دارد که از استراتژیهای ادغام کردن به مرتب کردن استفاده می‌کند. بعد ما به الگاریتم‌هایی برای اجرای عملیات SELECT در بخش 180202 می‌پردازیم،‌ به عملیات ‌JOIN در بخش 180203 و عملیات PRIJECT و عملیاتهای مجموعه در بخش IE 1802 و عملیات‌های گروهی و جمعی در بخش 2 .2 . 18 می‌پردازیم. 1. 2. 18- مرتب کردن خارجی: مرتب کردن، یکی از الگاریتم‌های اولیه بکار رفته در پردازش پرس و جو است. برای مثال، ‌به هر وقت پرس و جوی SQL ، بعد ORDER BY را تعیین می‌کند، نتیجه پرس و جو باید مرتب گردد. مرتب کردن، مؤلفه کلیدی در الگاریتم‌های مرتب کردن- ادغام کردن (مرتب-ادغام) بکار رفته برای Join و عملیاتهای دیگر، دور الگاریتم‌های حذف کپی برای عملیات PROYECT است. ما روی بعضی از این الگاریتم‌ها در بخش‌ 3. 2. 18 و 4. 02 18 بحث خواهیم کرد. توجه کنید که مرتب کردن در صورتی که اجتناب می‌شود که شاخص مناسب برای امکان دسترسی مرتب شده به ثبت‌ها وجود دارد. مرتب کردن خارجی به الگاریتم‌های مرتب کردن اشاره می‌کند که برای فایل های بزرگ ثبت ‌های ذخیره شده روی دیسک مناسب هستند که در حافظه اصلی، مثل اکثر فایل های پایگاه اطلاعاتی تناسب نمی‌‌یابد. الگاریتم‌ مرتب کردن خارجی نمونه از استراتژی مرتب- ادغام استفاده می‌کند، که با مرتب کردن- فایل‌های فرعی کوچک بنام اجراها در فایل اصلی شروع می‌شود و بعد اجراها مرتب شده ادغام می‌شوند،‌‍ فایل‌های فرعی مرتب شده بزرگتری ایجاد می‌شوند که بترتیب ادغام می‌شوند. الگاریتم ادغام –مرتب،‌ مثل دیگر الگاریتم های پایگاه اطلاعاتی به فاضی بافر در حافظه اصلی نیاز دارد،‌ جایی که مرتب کردن واقعی و ادغام اجراها انجام می‌ شود. الگاریتم اصلی (سیبک) شرح داده شده در تصویر 1802 ، شامل دو مرحله است: (1) فاز یا مرحله مرتب کردن و (2) مرحله ادغام.در مرحله مرتب کردن، اجراهای فایلی که می‌تواند در فضای باز موجود تناسب یابد در حافظه اصلی خوانده می‌شوند و با استفاده از الگاریتم مرتب کردن داخلی مرتب می‌شود عقب دیسک بعنوان فایل‌های فرعی مرتب شده متوفی نوشته می‌شود. اندازه اجرا و تعداد اجراهای آغازین توسط تعداد بلوکهای فایل (b) و فضای بافر موجود (NB) بیان می‌شود. برای مثال اگر بلوکو اندازه قایل 1024=b بلوک باشد،‌ بعد یا 205 اجرای آغازین در هر اندازه 5 بلوک است. از اینرو، بعد از مرحله مرتب کردن، 205 اجرای مرتب شده بعنوان فایل‌های فرعی موقتی روی دیسک ذخیره می‌شوند. اجرای مرتب شده بعنوان فایل‌های فرعی موقتی و روی دیسک ذخیره می‌شوند. در مرحله ادغام شدن، اجراهای مرتب شده،‌ در طول یک یا چند گذر ادغام می‌‌شوند. درجه ادغام شدن تعداد اجراهایی است که می‌توانند با همدیگر در هر گذر ادغام شوند. در هر گذر، یک بلوک بافر، برای حفظ یک بلوک از هر اجرای ادغام شده نیاز می‌باشد، و یک بلوک برای تشکیل یک بلوک نتیجه ادغام لازم است . از اینرو،‌ کوچکتر از و است و تعداد گذرها، است. در مثالها، است. لذا،‌ 205 اجرای مرتب شده آغازین در 25 تا در پایان اولیه گذر ادغام می‌شود: که بعد به 12، بعد 4 بعد یک اجرا ادغام می‌شوند، که بدین معنی است که چهارگذر لازم می‌باشد. حداقل از 2،‌ عملکرد بدترین مورد الگاریتم را ارائه می‌دهد که بدین قرار است: اولین جمله، تعداد دسترسی‌های بلوک برای مرحله مرتب سازی را نشان می‌دهد، چون هر بلوک فایل دو برابر دسترسی می‌شود، یکبار برای خواندن در حافظه،‌ یکبار برای نوشتن ثبت‌ها دیسک بعد از مرتب کردن. دومین جمله، تعداد دسترسی‌های بلوک برای مرحله ادغام کردن را نشان می‌دهد، با فرض اینکه بدترین مورد از 2 وجود دارد. بطور کلی، ثبت وقایع در مبنای و عبارت برای تعداد دسترسی‌های بلوک نوین قرار می‌شود: تصویر 1802- شرح الگاریتم ادغام – مرتب کردن برای مرتب کردن خارجی: 2. 2. 18- اجرا و پیاده‌سازی عملیات SELECT : تعداد Option‌هایی ( انتخاب‌ها) برای اجرای عملیات SELECT وجود دارد، که بعضی به فایل دارای مسیرهای دستیابی خاص بستگی دارند و تنها برای انواع معین شرایط انتخاب بکار می‌رود. ما به الگاریتم‌هایی جهت اجرای SELECT در این بخش می‌پردازیم. ما از عملیاتهای زیر استفاده می‌کنیم که روی پایگاه اطلاعاتی رابطه‌ای در تصویر 507 مشخص شده و بحث ما را روشن می‌سازد: متدهای جستجو برای انتخاب ساده: تعدادی الگاریتم های جستجو برای انتخاب ثبت‌ها از فایل امکان‌پذیر می‌باشند،‌ چون ثبت‌‌های فایل نامیده می شوند، چون ثبت‌‌های فایل را برای جستجو و بازیابی ثبت‌هایی که شرایط انتخاب را برآورده می‌سازند، پویش می‌کنند. اگر الگاریتم جستجو شامل کاربرد شاخص باشد،‌ جستحوی شاخص پویش شاخص نامیده می‌شد. متدهای جستجوی زیر ( 1S تا s6 ) مثالهایی از الگاریتم‌های جستجو هستند که می‌توانند برای اجرای عملیات انتخاب بکار روند: - s1 : جستجوی خطی (روش برنامه‌سازی پر قدرت): بازیابی هر ثبت در فایل، و تست اینکه آیا مقادیر ویژگی آن،‌ شرط انتخاب را براورده می‌سازد یا خیر. - S2: جستجوی بنیادی (دودویی):‌ اگر شرط انخاب شامل قیاس تساوی روی ویژگی کلیدی باشد که روی آن فایل مرتب می‌شود، جستجوی بنیادی، که نسبت به جستجوی خطی کارآمدتر است، می‌تواند بکار رود. مثال OP1 است چنانچه ssn ، ‌ویژگی کلیدی با شاخص اولیه‌( یا کلید hash) باشد،‌ برای مثال، SNN-‘123456789’ در opt، شاخص اولیه یا کلید hosh) برای بازیابی ثبت استفاده می‌شود، توجه کنید که این شرط، ثبت تکی را بازیابی می‌کند. - S4: کاربرد شاخص اولیه برای بازیابی ثبت‌های متعدد: اگر شرط انتخاب شدن قیاس تساوی روی ویژگی غیر کلیدی با شاخص خدشه‌سازی باشد،‌ برای مثال در ، شاخص را برای بازیابی کل ثبت‌ها در برآورده ساختن شرط،‌ استفاده کنید. - S6: بکارگیری شاخص ثانویه (درخت ) روی قیاس تساوی: این متد جستجو می‌تواند برای بازیابی ثبت تکی بکار رود چنانچه فیلد نمایه‌سازی (شاخص‌سازی) کلید باشد یا برای بازیابی ثبت‌های متعدد بکار می‌رود چنانچه فیلد شاخص‌سازی کلید نباشد،‌ این می‌تواند برای مقایساتی شامل یا بکار رود. در بخش 3. 4. 18، ما به چگونگی توسعه فرمول‌هایی می‌پردازیم که هزینه‌دستیابی این متدهای جستجو را در اصطلاحات تعداد دستیابی‌های بلوک و زمان دستیابی برآورد می‌کند. Method S!برای هر فایلی استفاده می‌شود ولی تمام متدهای دیگر به داشتن مسیر دستیابی مناسب روی ویژگی‌بکار رفته در شرط انتخاب بستگی دارند. متدهای S4 و 6،‌ می‌توانند برای بازیابی ثبت‌ها در دامنه معین بکار روند برای مثال پرس و جوها شامل این شرط‌ها، پرس وجوهای دامنه نیامد به می‌شوند.متدهای جستجو برای انتخاب پیچیده: اگر شرط عملیات SELECT، شرط تقارنی و مرتبط باشد، در اینصورت اگر از چندین شرط ساده در ارتباط با ارتباط منطقی and مثل op4 فوق تشکیل شود، ‌DBM می‌تواند از متدهای اضافی زیر برای اجرای عملیات استفاده کند: S7: انتخاب تقارنی یا ارتباطی با استفاده از شاخص اختصاص:‌ اگر ویژگی شامل شده در هر شرط ساده متکی در شرط تقارنی، مسیر دستیابی داشته باشد که به کاربرد یکی از متدهای S2 تا S6 امکان عمل دهد، از آن شرط برای بازیابی ثبت‌های استفاده کنید و بعد کنترل کنید آیا هر ثبت بازیابی شد، شرایط ساده باقیمانده در شرط تقارنی را برآورده می‌کند یا خیر. S8 : انتخاب تقارنی (ارتباطی) با استفاده از شاخص مرکب: اگر دو یا چند ویژگی در شرایط تساوی در شرط تفاوتی شامل شدند و شاخص مرکب در فیلدهای مرکب وجود داشته باشد، برای مثال اگر شاخص روی کلید مرکب (ESSN, PNO) در فایل Works ON برای OPS ایجاد شده باشد، می توان از شاخص مستقیماً اشاره کرد.

حافظه RAM

آنچه در این فصل می آموزید:

/ کنترل میزان مصرف حافظه در سیستم

/ اجرای برنامه های ارزیابی و سنجش حافظه

/نمایش اطلاعات حافظة ویندوز به کمک برنامة Sandra

/ آماده شدن برای ارتقا حافظة سیستم

/ عیب یابی نصب حافظه در سیستم

/ حذف کاربرد حافظة بسط یافته و حافظة توسعه یافته در محیط ویندوز

/ کنترل مقدار فیزیکی مصرف RAM در محیط ویندوز

قبل از اینکه Cpu بتواند برنامه‌ها را اجرا کند، دستورات و اطلاعات آن برنامه باید داخل حافظة Ram کامپیوتر منتقل و مستقر شوند. در این فصل روش نگهداری اطلاعات در حافظة Ram را می آموزید و اینکه چرا اطلاعات داخل حافظة Ram فرار هستند ( یعنی با قطع برق یا خاموش شدن کامپیوتر همة اطلاعات موجود در این حافظه از بین می روند)، و اینکه چرا انواع حافظة Ram عرضه شده اند.

بر روی وب یا داخل مجلات و بروشورها و کتابهای کامپیوتر اغلب توصیه های مطالعه می کنید که مقدار لازم حافظة Ram برای سیستم شما را اعلام می کنند. اغلب اعلام می شود که حداقل 126 تا 512 مگابایت حافظة Ram برای عملکرد مناسب یک سیستم لازم است.

درک مفهوم لایه‌های ذخیره‌سازی

داخل کامپیوترهای شخصی از دیسک‌ها برای نگهداری دایمی و بلند مدت اطلاعات استفاده می‌کنیم. اطلاعات داخل دیسک سخت از طریق مغناطیس نمودن سطح دیسک انجام می‌گیرد. به دلیل روش مغناطیسی ذخیرة اطلاعات در دیسک سخت
(در مقابل روش الکترونیکی ) این وسیله قابلیت نگهداری دایمی و بلند مدت اطلاعات را دارد و با قطع برق یا خاموش شدن سیستم اطلاعات مستقردر دیسک از بین نرفته و ماندگار هستند چون دیسک سخت برای نگهداری اطلاعاات نیاز به جریان برق دایمی ندارد. اما حافظة Ram اطلاعات را بطور موقت نگهداری می کند بدیهی است که با قطع برق یا خاموش شدن سیستم این اطلاعات از بین خواهند رفت.

فن‌آوریهای گوناگون برای ذخیره‌سازی اطلعات ابداع شده‌اند که اغلب آنها را بر اساس سرعت، هزینه و ظرفیت ذخیره سازی طبقه‌بندی می‌کنند. معمولاً دیسک‌ها وسایل مکانیکی هستند و به همین دلیل سرعت عملیات آنها نسبت به انواع حافظه‌های الکترونیکی بسیار کندتر است. در شکل زیر نمایی از اواع وسایل ذخیره‌سازی و در سمت راست کندترین وسیلة ذخیره‌سازی را نشان داده‌ایم.

جریان اطلاعات از حافظة RAM به پردازنده (‌CPU)

هرگاه Cpu برای اجرای عملیات به اطلاعات یا دستوری نیاز داشته باشد ابتدا آنها را داخل حافظه میانجی L1 جستجو می‌کند. اگر اطلاعات مورد نیاز را آنجا پیدا نکند به سراغ حافظه میانجی L2 خواهد رفت. اگر اطلاعات مورد نیاز را آنجا هم پیدا نکند پس Cpu باید نشانی آدرس آن اطلاعات را از طریق گذرگاه سیستم به حافظه Ram ارسال نماید. درخواست اطلاعات از Cpu باندا به تراشة کنترل کنندة حافظه می‌رسد.

کنترل کنندة حافظه از آدرس رسیده استفاده می‌کند و اطلاعات یا دستور مورد نیاز Cpu را پیدا می‌کند. پس از اینکه کنترل کنندة حافظه این اطلاعات را پیدا می کند آن را از طریق گذرگاه سیستم به Cpu ارسال می‌کند.

انجام مراحل فوق نیاز به زمان دارند. در سیستم های جدید به منظور افزایش کارایی سیستم از روشهایی استفاده می کنند تا تاخیر زمانی درخواست و دریافت اطلاعات را کاهش دهند.

سازماندهی حافظة RAM توسط کامپیوترهای شخصی

در حافظة Ram اطلاعات ( Data ) و دستوراتی ( Instructions ) ذخیره می شوند که Cpu برای اجرای عملیات به آنها نیاز دارد. می دانید که هر برنامه شامل دستوراتی است که به زبان صفر و یک ها نوشته شده ( یا ترجمه شده) اند. بنابراین در حافظة Ram نیز اطلاعات به شکل صصفرها و یک ها ذخیره می شوند. می توانید حافظة Ram را به شکل چند ردیف از مکانهای ذخیره سازی تصور نمایید.

برنامه نویسان تصور دیگری از حافظة Ram دارند.

آنها مجموعه بیت ها را در یک « لغت» ( Word) گروه بندی می کنند. به همین دلیل پردازنده هایی که از گذرگاه اطلاعات 32 بیتی استفاده می کنند در واقع از لغات 32 بیتی استفاده می کنند. پردازنده هایی که از گذرگاه اطلاعات 64 بیتی استفاده می کنند از بغات 64 بیتی استفاده می کنند. اما در پشت صحنه واقعیت این است که برنامه ها می توانند به بایت های انفرادی داخل حافظة Ram دسترسی داشته باشند. در شکل زیر نمایی از ساختار حافظة Ram را مشاهده می کنید که مکان هر بایت یک آدرس منحصربه فرد دارد. Cpu برای بازخوانی اطلاعات از حافظه Ram یا ثبت اطلاعات رد حافظة Ram باید آدرس مکانهای ذخیره سازی در این حافظه را بداند.

در فصل 12 جزییات مربوط به تبادل اطلاعات از طریق گذرگاه های کامپیوتر بین تراشه ها را می آموزید. هر گاه سیستم (‌System bus ) ارتباط بین حافظة Ram و Cpu را برقرار نمودده و شامل سیستم هایی است که اطلاعات بر روی آنها حرکت می کنند. تعداد بیت های موجود در گذرگاه آدرس مشخص کنندة مقدار حافظه ای هستند که کامپیوتر شخصی می تواند به آنها دسترسی داشته باشد. به عنوان مثال اگر در یک سیستم از گذرگاه آدرس 32 بیتی استفاده شود پس 2³² یعنی 4 گیگابایت را می توان آدرس دهی نمود.

یا در یک سیستم که از گذرگاه آدرس 64 بیتی استفاده می شود پس 2⁶⁴ 9551616، 737، 18446744 خانة حافظه را می توان آدرس دهی نمود.