DATAMANAGEMENT
HARDWARE AND DATABASE
HARDWARE
BASIC ARCHITECTURE OF THE COMPUTER
Von Neuman architecture
Vandaag de dag gebruiken alle computers de Von Neuman architecture. Von Neuman splitst de
architectuur in 3 grote conceptuele delen:
Geheugen: elektronische zaken stockeren
Winkel
CPU= central prossessing unit: elektronische zaken bewerken
Werkplaats (met al het materiaal om dingen te maken)
Register: berekeningen van hetgeen opgehaald is
Beperkte dure gesofisticeerde plaatsen voor bewerkingen maar heel veel goedkope simpele
ruimte om gemaakte bewerkingen op te slaan.
Voordeel van deze methode: alle complexe operaties zijn geconcentreerd in de CPU. Voor die
complexe operaties is er heel wat hardware (transistors) nodig, deze nemen veel opslagplaats in en
zijn duur. In de CPU zijn een aantal ‘registers’ waar een nummer van bits kan geprocessed worden.
registers kunnen toegevoegd worden, vermeerderd, verminderd, vergeleken, …
Het geheugen is ‘dom’: het heeft slechts 2 operaties => data ophalen of stokkeren (geschreven). Om
een memory cell te maken zijn dus veel minder transistors nodig dan om een CPU register te maken.
Een memory cell is daarom kleiner dan een register
Het gevolg van deze architectuur is dat om bv 2 zaken in het geheugen bij elkaar te voegen, 4
operaties nodig zijn.
1) Verkrijg het eerste operand van het geheugen en breng het naar register X
2) Verkrijg het 2de operand van het geheugen en breng dit naar register Y
3) Voeg register X toe aan register Y
4) Stokkeer dit resultaat terug in het geheugen
1
,In theorie zou het dus sneller gaan mochten alle memory cells zelf operaties kunnen uitvoeren, maar
dan zou het geheugen veel te groot worden en niet meer in een computer passen, bovendien zou het
ook heel duur zijn om elke memory cell te voorzien van alle verschillende operaties terwijl ze amper
alles zou gebruiken.
In theorie is het mogelijk om in de winkel iets te maken maar dan moet al het gereedschap
naar daar verhuisd worden, elk materiaal heeft zijn eigen gereedschap.
Een register kan meer dan 1 byte (8 bits) tegelijk aan. Indien het over 4 bytes per operatie gaan,
noemen we dit een 32 bit computer, indien 8 bytes per operatie = 64 bit computer. Moderne laptops
die nu verkocht worden zijn 64 bit (ook de smartphones zijn 64 bit).
Meerdere CPUs kunnen op 1 chip zitten = multi-core processor. Moderne cores hebben meerdere
threads, ze kunnen een verschillend programma voor elke thread runnen. Sommige cores hebben 16
threads en kunnen dus 16 taken tegelijk uitvoeren.
MEMORY SIZE
Kleinste geheugen unit is de bit: 0 of 1. Bits zijn gegroepeerd per 8 en vormen dan een byte. Een byte
is groot genoeg om 1 letter voor te stellen (Latijnse alfabet). Een byte is groot genoeg om 1 ASCII
code op te slaan
ASCII code voor het schrijven van letters.
8 bits geven 256 mogelijkheden, wat veel te weinig is om alle moderne karakters van alle
types van script voor te stellen.
Maar te veel karakters dus nood aan Unicode => UTF-8. Unicode is een manier om een enkel
karakter voor te stellen door het gebruik van meerdere bytes.
1 byte = 8bits, indien 1ste teken 0 is, is het gewoon ASCII voorstelling. Bit = 0 of 1.
Unicode vergt meer opslag aangezien je meer bytes per karakter nodig hebt.
RAM= Random Access Memory (meeste laptops 16GB RAM)
Het maakt niet uit welke byte je nodig hebt, elke byte wordt aan dezelfde snelheid geleverd.
=> “random access”
CPU praat met RAM geheugen en RAM geheugen antwoordt in nanoseconden!
Disk memory is een ander verhaal!
Verschillende disks boven elkaar, elke disk heeft een read/write head op een arm die van binnenuit
kan bewegen. Concentrische cirkels op de schijf vormen “sporen”. Delen van een track worden
“sectoren” genoemd. Het ophalen van gegevens betekent:
- Bepaal de juiste schijf
- Verplaats read/write head naar het juiste spoor
- Wacht tot de juiste sector onder head doorkomt en lees die sector dan af
Geen willekeurige toegang!
Disk crash: belangrijke informatie kwijt en laptop kapot! Maar meest gebruikte storage vorm.
Geheugen is geen random acces. Vb thesis word document: eerst worden de eerste 5 pagina’s
geladen, dan pas de andere maar gaat over miliseconden (voor laptop is dat traag, maar voor ons
gaat dat nog steeds ongemerkt). Index van disk weet waar alles staat.
2
,Operating system (windows, iOS, android): laat toe hardware te gebruiken.
DATABASE
DATA BASE MANAGEMENT SYSTEM (DBMS)
De DBMS beheert verschillende databases tegelijk, doet aan datamanipulatie op een hoger niveau
van detail. Door de gegevens toe te vertrouwen aan een DBMS, worden ze dus buiten de applicatie
zelf opgeslagen op een min of meer standaard terugvindbare manier. Veel application programs
gebruiken dezelfde DBMS. Dezelfde opgeslagen gegevens kunnen dus via DBMS door verschillende
application programs opgehaald worden. De moderne relationele databases gebruiken SQL
(structured query language).
Structuur van een database
De meeste databases in een medische setting zijn ‘relationele
databases’. Deze bewaart zijn data in een set van tabellen. Elke
tabel heeft een aantal kolommen. Enkel 1 waarde per rij is
bewaard in elke kolom. Een tabel wordt bewaard als file op de
computer. De rijen in een database worden ook wel “records”
genoemd.
Een database is een gegevensbank. Een database is een soort
excel met rijen en kolommen, alle rijen hebben dezelfde
structuur van dezelfde tabel. DBMS laat toe
- Rijen toe te voegen (insert)
- Kolommen in een rij te veranderen (update)
- Rij verwijderen (delete)
- Bepaalde rijen die voldoen aan bepaalde criteria selecteren
Meerdere gebruikers hebben tegelijkertijd toegang tot de database + kunnen wijzigingen
aanbrengen in hetzelfde dossier. Soms proberen 2 gebruikers dezelfde rij in een tabel te wijzigen (vb
balie wijzigt adres van patiënt x en verpleegster vult bloedwaarden in) maar het DBMS zorgt ervoor
dat gebruikers elkaar niet in de weg lopen. Er kan altijd maar 1 persoon wijzigen, maar gaat zodanig
snel dat je het gevoel hebt alleen te werken en nooit moet wachten tot iemand anders klaar is met
bewerken. Enkel indien het erg overbelast is moet je 1 à 2 seconden misschien wachten.
Consistente monitoring
Een inconsistente set van data (combinaties die nooit bestaan hebben), doordat verschillende
mensen wijzigen, wordt vermeden. Vb iemand verandert het adres van een patiënt en iemand vraagt
de gegevens op. Je zal nooit de nieuwe straat met het oude huisnummer zien of de oude straat met
het nieuwe huisnummer. Ofwel zie je het oude adres, ofwel het nieuwe.
Een aantal databasehandelingen die samen moeten uitgevoerd worden, wordt een transactie
genoemd. Vb. 100 euro overzetten van lopende rekening naar spaarrekening.Transactie = lopende
rekening met 100 verminderen en spaarrekening met 100 verhoogd. Indien een gsm tijdens deze
handeling uitvalt, is er 100 euro van de LR verdwenen, maar de SR is niet verhoogd = inconsistentie.
Het DBMS heeft een transactiebewakingsmechanisme waarbij het garandeert dat beide operaties
altijd samen of helemaal niet worden uitgevoerd. Dit gebeurt door de verschillende stappen in een
logboek op te schrijven voordat de transactie begint. Telkens wanneer een stap van de transactie is
3
, uitgevoerd, wordt dit in het logboek aangegeven. Wanneer alle stappen voltooid zijn, wordt dat
logboek gesloten. Zo blijft de database in een consistente staat.
Transactie: voor een operatie is er verpleging, een zaal, chirurg en een anesthesist nodig. Indien bij
de planning 1 van deze niet beschikbaar zijn, kan er geen operatie gepland worden.
Het DBMS kan op een relatief eenvoudige wijze een hele database opslaan voor back-up. Deze back-
up wordt meestal ook ergens anders opgeslagen zodat bij een ramp niet alle gegevens verloren gaan.
Back-ups worden ook gebruikt wanneer een database om een andere software- of hardwarematige
reden zo corrupt is geworden dat het DBMS de gegevens niet meer kan lezen of dat de applicatie de
gegevens niet meer begrijpt. Men zal eerst de hardware of software herstellen die de corruptie
veroorzaakt heeft, vervolgens alle gegevens wissen (omdat ze onbetrouwbaar zijn) en de database
opnieuw laten laden vanaf een back-up.
Archiveren= oude data overschrijven op een minder actieve en goedkoper medium.
Een back-up kan niet dienen als lange termijn archivering. Een back-up is specifiek voor de software
waarmee het gemaakt is en de kans dat je een backup van 25 jaar geleden met de software van
vandaag nog kan lezen is klein. Die backup zal met dezelfde software van 25 jaar geleden moeten
gelezen worden, en die software werkt enkel met een computer en operating systeem van die tijd.
Archivering wordt gedaan in een formaat (pdf, html) dat verondersteld wordt nog jaren te kunnen
uitlezen.
Data modellen
Technieken om informatie voor te stellen en die voldoende simplistisch en gestructureerd zijn om in
computer technologie te kunnen uitgedrukt worden. Het is een basis systeem van constructies om de
realiteit te beschrijven en reflecteert jouw assumpties over de realiteit, het is je wereldbeeld. Vb
oogarts is geïnteresseerd in andere data dan een orthopedist. Andere dingen van de realiteit worden
dus gemodelleerd. Op voorhand moet er geweten zijn wat er wel en niet belangrijk is.
Alles bestaat uit tabellen. Een tabel stelt een entiteit zoals ‘de patiënt’, rijksregisternummer, KUL r -
nummer voor. Elke tabel heeft een vast aantal kolommen en rijen. Kolommen= attributen van de
entiteit. Rijen= instantiation van entiteiten. In elke cel kan er maar 1 waarde ingevuld worden dus het
is allemaal heel simpel. Het idee hierachter is dat elke instantie van een entiteit (vb ‘de patiënt’)
maar 1 keer beschreven wordt. De patiënt zijn adres, telefoonnummer, geboortedatum zal slechts 1
keer verschijnen in de tabel ‘patient’. Als er iets veranderd moet worden, hoeft dit slechts op 1 plaats
te gebeuren.
We willen natuurlijk ook andere data over de patiënt opslaan, zoals de relaties die hij heeft met
bepaalde artsen. Elke entiteit krijgt een uniek identificatienummer = PRIMARY KEY. Een primary key
is uniek en komt slechts één keer voor! Als we in een andere tabel (vb operatiezalen of artsen) naar
een specifieke entiteit willen verwijzen, gebruiken we die primary key. Entiteiten kunnen
eigenschappen hebben (= attributen). In de tabel van de operatiezalen is de patient dus een FOREIGN
KEY omdat en verwezen wordt naar een andere tabel. Een foreign key kan dus meerdere keren
voorkomen.
Relatie tussen entiteiten: 1 dokter kan meerdere patiënten hebben (one to many relationship) maar
1 patiënt kan slechts 1 dokter hebben bv. In een relationele database kunnen we enkel 1 to many
4
