Шпаргалка по "Информатике"

 

15. Выбор хранимых данных.

Информационный  фонд системы управления должен обеспечивать получение выходных данных из входных  с помощью алгоритмов обработки  и корректировки данных. Сначала  создается инфологическая (концептуальная) модель предметной области - описание предметной области без ориентации на используемые в дальнейшем программные  и технические средства. Необходимо провести анализ информационных потоков  в системе с целью установления связи между элементами данных, их группировки в наборы входных, промежуточных  и выходных элементов данных, исключения избыточных связей и элементов данных.  Получаемая в результате такого анализа  безызбыточная структура носит  название канонической структуры информационной базы. Выделение наборов элементов  данных по уровням позволяет объединить множество значений конечных элементов  в логические записи и тем самым  упорядочить их в памяти ЭВМ. От канонической структуры переходят к логической структуре информационной базы, а  затем - к физической организации  информационных массивов.

Процедура хранения состоит в том, чтобы  сформировать и поддерживать структуру  хранения данных в памяти ЭВМ. Современные  структуры хранения данных должны быть независимы от программ, использующих эти данные, и реализовывать принципы: полнота и минимальная избыточность. Такие структуры получили название баз данных. Создание базы данных и осуществление актуализации, извлечения и удаления данных производится с помощью специальных программ, называемых системами управления базами данных.

 

16.  Модели Баз Данных.

БД- это система специальным образом организованных данных, программных, технических, языковых, организационно- методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного много целевого использования данных. Независимость данных и использующих их программ является основным свойством баз данных. Независимость данных подразумевает, что изменение данных не приводит к изменению прикладных программ и наоборот. Модели БД базируются на современном подходе к обработке информации, состоящем в том, что структуры данных обладают относительной устойчивостью. Взаимосвязи между элементами могут быть следующих видов:

1 „один  к одному“, когда одна запись  может быть связана только  с одной записью; 

2 „один  ко многим“, когда одна запись  взаимосвязана со многими другими; 

3 „многие  ко многим“, когда одна и  та же запись может входить  в отношения со многими другими  записями в различных вариантах.

 Применение того или  иного вида взаимосвязей определило  три основных модели баз данных:

 1 иерархической - представляется в виде древовидного графа, в котором объекты выделяются по уровням соподчиненности (иерархии) объектов. Она позволяет описать структуру данных, как на логическом, так и на физическом уровне. В иерархической модели должно соблюдаться правило: каждый порожденный узел не может иметь больше одного порождающего узла (только одна входящая стрелка) и имеет один или более порожденных узлов; в структуре может быть только один не порожденный узел (без входящей стрелки) - корень. Узел интегрируется как запись. Для поиска необходимой записи нужно двигаться от корня к листьям, т.е. сверху вниз, что значительно упрощает доступ. Недостатками данной модели являются жесткая фиксированность взаимосвязей между элементами данных, вследствие чего любые изменения связей требуют изменения струк 
туры, а также жесткая зависимость физической и логической организации данных. Быстрота доступа в иерархической модели достигнута за счет потери информационной гибкости.  
В иерархической модели используется вид связи между элементами данных "один ко многим". 

2 сетевой - представлена в виде диаграммы связей. Тут допустимы любые виды связей между записями и отсутствует ограничение на число обратных связей (каждый узел может быть связан с любым другим узлом). Но должно соблюдаться одно правило: связь включает основную и зависимую записи. Имеет большую информационную гибкость, но сохраняет недостаток – достаточно жесткой структуры, что препятствует развитию информационной базы системы управления

3 реляционной - взаимосвязи между элементами данных представляются в виде двумерных таблиц, называемых отношениями (математических отношениях). Отношения обладают следующими свойствами: каждый элемент таблицы представляет собой один элемент данных (повторяющиеся группы отсутствуют); элементы столбца имеют одинаковую природу, и столбцам однозначно присвоены имена; в таблице нет двух одинаковых строк; строки и столбцы могут просматриваться в любом порядке вне зависимости от их информационного содержания. Преимуществами реляционной модели БД являются: простота логической модели, гибкость системы защиты, независимость данных, возможность построения простого языка манипулирования данными.

17. Реляционная модель БД.

В реляционной  модели базы данных взаимосвязи между  элементами данных представляются в  виде двумерных таблиц, называемых отношениями (математических отношениях). Отношения обладают следующими свойствами: каждый элемент таблицы представляет со

бой один элемент данных (повторяющиеся группы отсутствуют); элементы столбца имеют  одинаковую природу, и столбцам однозначно присвоены имена; в таблице нет  двух одинаковых строк; строки и столбцы  могут просматривать

ся в любом порядке вне зависимости от их информационного содержания. Преимуществами реляционной модели БД являются простота логической модели (таблицы при

вычны для представления информации); гибкость системы защиты (для каждого отношения может быть задана правомерность доступа); независимость данных; возможность построения простого языка манипулирования данными с помощью математически строгой теории реляционной алгебры (алгебры отношений). Собственно, наличие строгого математического аппарата для реляционной модели баз данных и обусловило ее наибольшее распространение и перспективность в современных информационных технологиях.

 

 

18. Объектная модель БД.

В последние  годы в связи с появлением объектно-ориентированного программирования все большее признание  и развитие получают объектные базы данных (ОБД), появление которых обусловлено  развитием объектно-ориентированного программирования.  При ООП создают  необходимые объекты и описывают  действия с ними и их реакцию на действия пользователя. Многократно  используемый объект можно сохранить  и применять его в различных  программах.

ОБД –  набор небольших графических  программ по управлению объектами (окнами, панелями, движками и т.д.),  обслуживающих  графический интерфейс пользователя. О

БД являются дополнением к основным СУБД. Для  облегчения труда прикладных программистов  созданы программы и развиваются  системы программирования, поддерживающие ООП. Например, широко известны такие  продукты как Visual Basic, Visual FoxPro, Access, SQL Server. Такие системы не только упрощают создание объектов, но и позволяют организовать ОБД и предоставляют средства работы с нею. Помимо поддержки ООП и ОБД, перечисленные системы дают возможность создание и манипулирования реляционной БД.

 

19. Программно-аппаратный уровень  процесса накопления данных (СУБД).

Логический (модельный) уровень процесса накопления связан с физическим через программы, осуществляющие создание канонической структуры БД, схемы её хранения и работу с данными.

Каноническая  структура БД создается с помощью  модели выбора хранимых данных.

 Формализованное  описание БД производится с  помощью трех моделей:

 модели  хранения данных (структура БД),

модели  актуализации данных

модели  извлечения данных.

На основе этих моделей разрабатываются соответствующие  программы:

создания  канонической структуры БД (ПКС),

создания  структуры хранения БД (ПС),

актуализации (ПА),

извлечения  данных (ПИ). Переход к физической модели базы данных, реализуемой и  используемой на компьютере, производится с помощью системы программ, позволяющих  создать в памяти ЭВМ (на магнитных  и оптических дисках) базу хранимых данных и работать с этими данными, т.е. извлекать, изменять, дополнять, уничтожать.

Эти программы  называются СУБД (системы управления базами данных).

Современная СУБД содержит в своем составе  программные средства создания баз  данных, средства работы с данными  и дополнительные, сервисные средства.

 

20. основные функции и компоненты  СУБД.

Субд - совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.

Основные  функции СУБД:

- управление  данными во внешней памяти (на  дисках);

- управление  данными в оперативной памяти  с использованием дискового кэша;

- журнализация  изменений, резервное копирование  и восстановление базы данных  после сбоев;

- поддержка  языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Обычно  современная СУБД содержит следующие  компоненты:

- ядро, которое  отвечает за управление данными  во внешней и оперативной памяти  и журнализацию,

- процессор  языка базы данных, обеспечивающий  оптимизацию запросов на извлечение  и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода,

- подсистему  поддержки времени исполнения, которая  интерпретирует программы манипуляции  данными, создающие пользовательский  интерфейс с СУБД

- сервисные  программы (внешние утилиты), обеспечивающие  ряд дополнительных возможностей  по обслуживанию информационной  системы.

С помощью  средств создания БД проектировщик, используя язык описания данных (ЯОД), переводит логическую модель БД в  физическую структуру, а на языке  манипуляции данными (ЯМД) разрабатывает  программы, реализующие основные операции с данными. При проектировании привлекаются визуальные средства. СУБД принципиально различаются по моделям БД, с которыми они работают. Если модель БД реляционная, то нужно использовать реляционную СУБД, если сетевая - сетевую СУБД, и т.д.

По степени  универсальности различают два  класса СУБД:

системы общего назначения;

специализированные  системы.

21. Понятие процесса обмена данными.

Информационный  процесс обмена данными происходит в любой ВС.

В ПК через  системную шину производится обмен  данными, их адресами и командами  между оперативной памятью и  процессором. К этой же шине через  контроллеры подключены внешние  устройства (дисплей, клавиатура, накопители на гибких и жестких магнитных  и оптических дисках, манипуляторы и т.д.), которые обмениваются данными  с оперативной памятью.

Процессами  обмена данными в компьютере управляет  операционная система совместно  с прикладными программами.

Процесс обмена реализуется через системную  шину (шина - это жгут проводов, число  которых зависит от разрядности  ЭВМ), соединяющую процессор и  оперативную память непосредственно. Внешние устройства подключаются к  ней через контроллеры, выполняющие  функции согласования форматов данных и электрических уровней сигналов.

Технологическая природа процесса обмена данными  в современных информационных технологиях  такова, что не может быть реализована  на одном специализированном компьютере. Выделению процесса обмена, как базового в информационной технологии способствует бурное развитие вычислительных сетей, как локальных так и распределительных, включая глобальную сеть Internet.

 

22. Распределенные и открытые  вычислительные системы.

Системы, состоящие из двух и более компьютеров, разнесенных в пространстве и  объединенных линиями связи, называют распределительными вычислительными  системами или сетями ЭВМ. В таких  системах процесс обмена данными  реализуется в наиболее полном виде и составляет основу функционирования открытых систем. Распределенные вычислительные системы (вычислительные сети) создаются  с целью объединения информационных ресурсов нескольких компьютеров (от двух до нескольких десятков миллионов компьютеров). В  распределенных системах общая  память и производительность системы  как бы распределены между входящими  в нее ЭВМ

 Под  открытыми системами понимается  концепция объединения с помощью  процессов обмена данными информационного  ресурса мирового сообщества.  Наиболее ярким представителем  такой системы является мировая  вычислительная сеть Internet.

 

23. Локальные и глобальные вычислительные  сети.

Вычислительные (компьютерные) сети представляют собой  систему компьютеров, объединенных линиями связи и специальными устройствами, позволяющими передавать без искажения и переключать между компьютерами потоки данных. Вычислительные сети принято подразделять на два класса: локальные вычислительные сети (ЛВС) и глобальные вычислительные сети (ГВС). Под локальной сетью понимают, распределенную вычислительную систему, в которой передача данных между компьютерами не требует специальных устройств, а достаточно электрического соединения компьютеров с помощью кабелей и разъемов.