Datamodellering en

1
Datamodellering en verwerking8C020 college
1ste week

• docent
• Dragan Bošnacki
• Biomodellering en Bioinformatica, BMT
• WH 3.101
• Tel. 5159
• Dragan_at_win.tue.nl ,
• D.Bosnacki_at_tue.nl

2
Inhoud, Motivatie

• Datamodellering/Databases
• Waarom?
• Bioinformatica
• Veel databases gebruikt in academia en
  bedrijfsleven
• GenBank, SwissProt, KEGG, Reactome,
• Alledaagse leven
• geldautomaat, via Internet kopen en reserveren,
  studentenadministratie,
• Processmodellering
• Waarom?
• databewerking
• Parallelle programmas
• Keerpunt Multi-core processoren
• Biologische processen-processen in informatica
• Systeembiologie

3
Doel van het vak

• kennis en inzicht in
• elementaire concepten met betrekking tot
  informatiesystemen/databases
• ontwikkeling van informatiesystemen/databases
• kennis van moderne methoden voor het specificeren
  en ontwerpen van databases
• datamodelleren
• procesmodelleren
• ervaring met het modelleren van
  informatiesystemen en de manipulatie van gegevens
  met behulp van een querytaal 
• ervaring met het ontwikkelen van een relationele
  database met Microsoft Access
• Modelleren van- en redeneren over biologische
  processen

4
Onderwerpen college

• Informatiesystemen, Databases
• Datamodelleren, Entiteit-relatie model
• Database modelleren, Relationeel model
• Querytalen, SQL
• Database implementeren, Microsoft Access
• Procesmodelleren,
• formele modelen, Petri netten, verificatie
• Analogie biologische computationele/berekenings
  processen
• http//www.win.tue.nl/dragan/8C020
• http//www.win.tue.nl/dragan/8C020/8C020-2006.htm
  l
• (vorig jaar)

5
Literatuur

• Collegedictaat
• Datamodellering en verwerking 8C020
• G.J. Houben en N. H. L. Kuijpers
• Boek
• Database Systems Concepts
• A. Silberschatz, H.F. Korth, S. Sudarshan
• McGrow-Hill, 2002

6
Data, Cijfers, Mededelingen

• Afronding
• opdracht deel A
• opdracht deel B
• schriftelijk tentamen
• Cijfer
• 50 tentamen
• 50 opdracht
• Allebei voldoende

7
(No Transcript)
8
Voorbeeld Datamodelleren

• We willen records/rijen over genen met
  records/rijen over clusters koppelen
• Elk cluster kan met één of meer genen gekoppeld
  worden
• Elk gen is gekoppeld met hoogstens één cluster
• De koppeling is geimplementeerd door introductie
  van nieuwe velden in de rijen (nieuwe kolommen in
  de tabel)
• Vraag Waar willen we nieuwe kolomen introduceren
  in de gentabel of in de clustertabel?
• Antwoord in de gentabel
• Efficienter oplossing
• we weten het aantal kolomen van te voren
• Slechts een extra kolom

9
Voorbeeld Procesmodelleren

• Prog/Proc A
• Print A1
• Print A2
• Prog/Proc B
• Print B1
• Print B2

Outcomes A1A2B1B2 A1B1B2A2
10
Voorbeeld Procesmodelleren

• Proc A Proc B
• X1 Y 0
• Y4
• X XY

We want X 5 after Proc A has ended
Solution Proc A Proc
B Block(Y) X1 Y 0 Y4
X XY Release(Y)
11
Voorbeeld Procesemodelleren

• Proc A Proc B
• X Y
• Y X

Proc A Proc B Block X
Block Y Block Y Block X X
Y Y X
Release Y Release
X Release X Release Y
12
Voorbeeld procesmodeleren
Proc A Proc B Block X
Block Y Block Y Block X X
Y Y X
Release Y Release
X Release X Release Y
Trouble besides the normal execution A
Block X A Block Y A Release Y A Release X
B there is also a blocking one A Block
X B Block Y Deadlock!
13
Informatiesystemen

• van gegevens naar informatie
• Informatiesysteem
• Een systeem voor opslaan en processeren van
  informatie
• Algoritmen Datastructuren Programmeren
• Processen Informatie (Data) Information
  System ?
• Belangrijk in alledagse leven
• Voorbeelden
• WWW a gigantisch (gedistribueerd)
  informatiesystem
• ATM machinens
• Mobile phone
• studyweb

14
Databases

• Database
• centraal concept (onderdeel) van een informatie
  systeem
• Georganiseerde gerelateerde informatie
• DataBase Management System (DBMS)
• Bieden aan de gebruikers een efficiente
  manier voor processeren van informatie

15
Conceptueel model

• het maken van een conceptueel model - één van de
  belangrijkste stappen in de ontwikkeling van een
  informatiesysteem
• conceptueel model een abstracte beschrijving
  van de functionaliteit
• een conceptueel model bevat twee aspecten
• statische eigenschappen data
• dynamische eigenschappen processen

16
Benadering

• de data en het proces zijn allebei belangrijk
• samen geven zij een integrale beschrijving
•  
• het ontwerp van een volledig conceptueel model is
  niet eenvoudig
• het ontwikkelen van het model gebeurt stap voor
  stap
•  
• twee mogelijke benaderingen
• datagericht eerst de data, dan het proces
• procesgericht eerst het proces, dan de data

17
Datamodelleren

• de datagerichte benadering stelt de data
  centraal
• het proces wordt beschreven in termen van de data
•  
• datamodelleren (gegevensmodelleren)
• het beschrijven van welke gegevens relevant zijn
• hoe die gegevens met elkaar in verband staan
•  
• in het ontwikkelingstraject van een
  informatiesysteem is datamodelleren het maken van
  een conceptueel model waarbij de ontwerper zich
  concentreert op de data

18
Entity Relationship Model

• Entity-Relationship Model (ER Model, ERM) Chen,
  1976
• één van de meest gebruikte technieken
•  
• ERM gebruikt twee concepten
• entiteit object uit de relevante belevingswereld
• relatie verband tussen entiteiten
•  
• ERM Communicatiemiddel tussen ontwerpers en
  gebruikers
• eenvoudig te gebruiken
• veel CASE-tools beschikbaar voor ondersteuning
• de modelleerconcepten blijken intuïtief

19
ER-Diagram

• conceptueel model voor een specifieke situatie
• bestaat formeel uit een ER-model en een
  ER-diagram
•  
• ER-model
• een gedetailleerde, logische representatie van
  gegevens
•  
• ER-diagram
• grafische representatie van een ER-model
•  
• vaak gebruikt men een ER-diagram en drukt daarmee
  eenvoudige belangrijkste onderdelen van een
  ER-model uit

20
Entiteit

• entiteit - een relevant begrip uit het
  objectsysteem
• een concept in de gebruiksomgeving waarover we
  gegevens willen bijhouden
• (persoon)
• werknemer, student, patiënt
• (plaats)
• woonplaats, stad, land
• (object)
• machine, gebouw, auto
• (gebeurtenis)
• verkoop, registratie, verlenging
• (concept)
• rekening, cursus, afdeling

21
Entiteit-type

• een entiteit-type (entiteit-klasse)
• een collectie van entiteiten met
  gemeenschappelijke eigenschappen
•  
• representatie van entiteit-types in ER-diagram
•  

22
Entiteit-instantie

• een entiteit-instantie (van een entiteit-type)
• (het bestaan van) een enkel element van het
  entiteit-type
•  
• een entiteit-type geeft een generieke
  beschrijving van hoe de specifieke
  entiteit-instanties van het entiteit-type er uit
  kunnen zien
•  
• relevante eigenschappen van entiteit-type
  PERSONEELSLID
• PERSONEELSNUMMER
• NAAM
• ADRES
• WOONPLAATS
• JAAR-IN-DIENST
• GEBOORTEDATUM

23
Entiteit-instantie (2)

• twee instanties van PERSONEELSLID
• 324-6678-3 324-9853-1
• Anna Baanders Carla Derks
• Markt 3 Groenplein 2
• Eindhoven Eindhoven
• 1987 1993
• 25-9-70 4-2-65

24
Atribuut-type

• een attribuut(-type) (van een entiteit-type)
• beschrijft een karakteristieke eigenschap van een
  entiteit-instantie van dat entiteit-type die van
  belang is binnen het objectsysteem
• attribuut-typen van het entiteit-type STUDENT
• STUDENTNUMMER, NAAM, ADRES,
• TELEFOONNUMMER
•  
• attribuut-typen van het entiteit-type AUTO
• VOERTUIGIDENTIFICATIE, KLEUR, GEWICHT, VERMOGEN
•  
• attribuut-typen van het entiteit-type WERKNEMER
• WERKNEMERSNUMMER, NAAM, ADRES,
• VAARDIGHEDEN

25
Entiteit-type met atribuut-typen
26
Kandidaat-sleutel

• een kandidaat-sleutel (van een entiteit-type)
• attribuut-type (of verzameling van
  attribuut-typen) dat elke instantie van het type
  uniek identificeert en onderscheidt van de andere
  instanties van dat type
•  
• STUDENT
• STUDENTNUMMER
• AUTO
• VOERTUIGIDENTIFICATIE
• WEDSTRIJD
• combinatie van THUIS-TEAM en UIT-TEAM
• WERKNEMER
• combinatie van NAAM en ADRES, of WERKNEMERSNUMMER

27
Primaire-sleutel

• primaire sleutel (van een entiteit-type) -
• één van de kandidaat-sleutels van dat type het
  is de kandidaat-sleutel waarvan is bepaald dat
  die de entiteit-instanties uniek identificeert

28
Primaire sleutel (2)

• richtlijnen voor primaire sleutels
• kies sleutels met waarden die niet veranderlijk
  zijn in de tijd
• kies geen sleutels met (ook) waarden als onbekend
  of niet van toepassing
• kies in plaats van grote samengestelde sleutels
  één kunstmatig attribuut-type surrogaat-sleutel

29
Meervwaardig atribuut-type

• een meerwaardig attribuut-type -
• een attribuut-type dat meer dan één waarde kan
  hebben voor elke entiteit-instantie

30
Relatie-type

• een relatie-type
• een verband tussen entiteit-instanties van één of
  meer entiteit-typen dat van belang is binnen het
  objectsysteem
•  

31
Voorbeeld
32
Atribuut-type van relatie
ook een relatie-type kan attribuut-typen
(eigenschappen) hebben
33
Graad van relatie-type

• de graad van een relatie-type duidt het aantal
  aan van de verschillende entiteit-typen betrokken
  in de relatie
•  
• (1) unair
• (2) binair
• (3) ternair
• zelden hoger dan 3

34
Unair relatie-type
35
Unair relatie-type
36
Binair relatie-type
37
Ternair relatie-type
38
Cardinaliteit

• cardinaliteit van een relatie-type
• het aantal entiteit-instanties van een
  entiteit-type die geassocieerd kunnen zijn met
  elke entiteit-instantie van een ander
  entiteit-type
•  
• voorbeeld van veel

39
Minimum/maximum/vrij/verplicht