Реферат: Лекции по Основам ВТ
Вычислительная система, состоящая из N транспьюторов с быстродействием N операций в секунду ничего не теряет в суммарном быстродействии N*N операций в секунду. Можно создавать сверхвысокопроизводительные системы.
Первый транспьютер появился в 1979 г. (микропроцессор нового типа с емкой памятью, с простым и быстродействующим ЦП, а также эффективными средствами связи) связан с появлением языка высокого уровня Аккам (Мэт и Баррон). Язык позволил описать систему, состоящую из набора транспьюторов как ряд параллельных процессов, которые происходят совмесно и независимо друг от друга. Особое внимание в транспьюторе уделяется организации сквозных обменов при взаимодействии нескольких транспьюторов.
Характеристики:
Память данных — 64 16разрядных килослова.
Память команд — 4 16разрядных килослова.
Скорость передачи данных по шине — 350 Mb в сек.
Скорость передачи (I/O) — 150 Mb в сек.
Диспетчер задач является основной ОС транспьюторов. Отслеживает ресурсы, управляет процессами запуска и остановки задач, топология транспьюторного ядра. Осуществляет управление ресурсами системы, управление конфигурацией транспьюторного ядра, ведет статистику выполнения задач, тестирует, собирает информацию об отказах.
Общие представления о системе БД.
Современные системы информации имеют различные назначения и объем этой информации постоянно увеличивается. Основным требованием является интеграция информации и эффективность обработки. В сис. БД взаимосвязанные данные называются системой.
" сис., предназначенная облегчить труд человека. Кроме обычных форм знаний требуется создание сложной модели реального мира.
! ЯДРОМ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ЯВЛЯЮТСЯ ХРАНИМЫЕ ДАННЫЕ !
Данные описывающие конкретную предметную область должны храниться в легко доступном виде.
Накопители данных: магнитные диски, стриммеры, CD, М/О диски и т.д. Координатором БД выступает ОС. Говоря об обработке данных подразумевают некоторую предметную область.
Объект — может быть человек, предмет, событие, место или понятие о котором записаны данные. Клиенты, банковские счета и т.д.
Атрибут (элемент данных) — каждый объект харак-ся рядом атрибутов (дом: габариты, цвет, размер участка. Клиент банка: ФИО, адрес, идентификационный номер).
Значение данных.
Значения данных представляют действительные данные, содержащиеся в каждом элементе данных. В зависимости от того, как элементы данных описывают объект, их значения могут быть количественными, качественными и описательными. Информацию о некоторой предметной области можно представить несколькими объектами, каждый из которых описывается несколькими элементами данных.
Данные — принимаемые элементами значения.
Экземпляр, объект — единичный набор, принимаемый элементами данных значений.
Концептуальная модель — соответствующая модель объектов со составляющими их элементами данных и их взаимосвязями. Объекты связаны между собой. Концептуальная модель дает общее представление о потоке данных в предметной области.
Ключевые элементы данных (идентификаторы) — элементы данных, по которым можно определить другие элементы данных.
Кандидаты в ключевые элементы данных — иногда на практике однозначно идентифицировать объект могут 2 или более элемента данных.
Выбирать ключевые элементы данных следует с определенной тщательностью, так как это способствует созданию концептуальной модели данных.
Запись данных — совокупность значений связанных элементов данных. Значения, которые принимают элементы данных образуют запись.
Преимущества универсальных подпрограмм.
Универсальная подпрограмма (УП) обеспечивает заранее определенные методы доступа, освобождая прикладного программиста от необходимости кодирования, тестирования и отладки специфических методов. Реализует обобщенные методы доступа, позволяя удалять, добавлять, заменять, и искать данные. Обобщенные методы доступа распространены в ОС.
Методы доступа или УП гарантирует разную степень независимости от физического хранения данных, при котором изменение физического хранения могут отражаться в методах доступа и не требовать внесение изменений в прикладные программы. Вместо отдельных подпрограмм могут применяться универсальные методы доступа, поэтому прикладному программисту не нужно писать программы обслуживания файлов данных.
(...)
Недостатки традиционной организации файдов данных: избыточность данных (такое состояние данных, которое дублируется многими программами, могут храниться в различных местах.
При отсутствии инструмента БД пришлось решать ряд сложных задач, которые вызвали трудности недостаточных средств защиты хранимых данных, неадыкватная процедура восстановления, трудности с ведением длинных записей, трудности с адаптивностью, высокая стоимость программирования и сопровождения, сложность процедур управления и эксплуатации ЭВМ.
Ограничение разделения данных.
Данная задача может возникнуть при обработке данных из различных файлов. В этом случае программа управления ресурсами должна следить за правильностью исполнения данных и чтобы не было избыточности данных из различных файлов.
БД
БД — совокупность связанных данных конкретной предметной области различного назначения. Определение данных и отношений между ними отделены от процедурных предложений программы.
Разница между БД и файлом.
БД может иметь несколько назначений, соответствующих о различных представлениях о хранимых данных. Несколько назначений может иметь и файл, но соответствует только одному представлению. Несколько представлений файла Þ сортировка данных. Множество назначений БД возникло из ее использования многими юзерами.
СУБД
Для интеграции файлов в БД и обеспечения различным юзерам различных представлений от данных необходима система.
СУБД — Hard & Soft, программная логика и процедуры обеспечивающие управление БД.
" СУБД создает возможность доступа к интегрированным данным, которые пересекают операционные, функциональные организационные границы в предметной области.
Недостатки интеграции данных:
Из-за интеграции отдельных данных в БД, юзеры теряют право единоличного владения этими данными Þ уменьшается достоверность данных. Если не предусмотреть повышение мер недостоверности данных Þ проблемы с защитой в БД. " интеграция в БД уменьшает секретность хранимой информации.
Требования к СУБД: 1) Эффективность выполнения различных функций предметной области; 2) Минимизация избыточности; 3) Предоставление для процесса принятия решений непротиворечивой информации; 4) Обеспечение безопасности; 5) Отсутствие повышенных требований к персоналу, связанное с разработкой прикладных программ; 6) Реорганизация БД; 7) Централизованное управление; 8) Упрощение эксплуатации ЭВМ.
БД должна: 1) Удовлетворять актуальным требованиям внешних юзеров, обеспечивать хранение и модификацию больших объемов информации; 2) Обеспечивать заданный уровень достоверности хранимой информации и ее непротиворечивость; 3) Обеспечивать доступ к секретным данным только спец. юзерам; 4) Возможность поиска информации по ключу; 5) Удовлетворение требованиям по производительности обработки запросов; 6) Возможность реорганизации и расширения при замене границ ПО; 7)Различные виды выдачи информации; 8) Простота и удобство обращения к инф.; 9) Обеспечивать возможность одновременного обслуживания большого числа юзеров.
Администратор БД (АБД).
АБД — лицо, ответственное за выполнение функции администрирования БД.
АБД не обладатель БД, а ее хранитель. С усложнением предметной области усложняются процессы формирования инф. и принятия решения Þ расширение спектра функций аминистрирования БД. Главный принцип — непротиворечивость данных.
АБД должен: координировать все действия по сбору инф. Ее проектирование и ведение в целом. А также ЗИ.
Независимость данных.
Прикладному программисту для организации доступа к данным надо знать: 1)каков формат; 2) где распологаются; 3) как обратиться к ним.
Используя ту или иную БД и не зная ее внутреннего представления, этим достигается независимость данных. Возникают модернизации, связанные с экспортом и импортом файлов в БД (добавление и усечение БД).
Причины, порождающие необходимость независимости данных: 1) АБД должен проводить изменения содержания, расположения БД; 2) поставщик Hard & Soft обработки данных должен вводить новые технологии не требуя перепрограммирования программ клиента.
Необходимо обеспечить разделение данных представляя их по разному ограниченно прикладным программистам.
Защита АБД.
Два уровня независимости данных. Процесс проектирования БД начинается с установления концептуальных требований ряда юзеров. Эти требования интегрируются как единое обобщенное представление, из которого образуется концептуальная модель предметной области.
Транслирование концеп. модели (адаптация) в " совместимую область с выбраннной СУБД.
Логическая модель — версия концеп. модели, которая может быть обеспечена конкретной СУБД. Логич. модель отбражается в физическую память.
Внешние модели — юзерам выделяются подмножества этой логич. модели.
Внутренняя модель — физмческая модель, специфицирующая размещение данных, методы доступа, технику индексации.
Логич. модель обуславливается требованиями к СУБД, поэтому при замене СУБД она также изменяется.
(схема №1)
Концеп. модель — требования отдельных юзеров. Логич. модель — версия концеп. модели, которая может обеспечивать СУБД. Внут. модель — физическая модель, учитывающая размещение данных, методы доступа, индексирование.
Словарь данных (СД).
СД — централизованное хранилище сведений об объектах, составляющих их элементов данных, взаимосвязями между объектами, их источниках, значениях, использованиях и форматах представления. Служит средством, которое представляет единообразную инф. обо всех ресурсах данных. СД — стандарт БД.
СД включает функции: 1) устанавливает связи с другими юзерами; 2) осущ. эффективное управление данными при изменении последних; 3) уменьшает избыточность и противоречивость данных; 4) определяет степень влияния изменений в элементах данных на всю БД; 5) централизованное управление элементами данных.
СД содержит сведения о других категориях данных (группы элементов данных, БД и перекрестные ссылки на элементы и группы данных). Отслеживает каждую программу, которая в каждый момент использует какие-то данные.
Требования к БД с точки зрения конкретного юзера: 1) должна удовлетворять актуаль. инф. потребностям; 2) должна работать в реальном времени производительности; 3) должна удовлетворять требованиям конечных юзеров; 4) должна легко расширяться при реорганизации и при расширении предметной области; 5) должна легко модифицироваться при изменении Hard & Soft Среды (адаптивность); 6) данные должны до их загрузки в БД проверяться на достоверность; 7) доступ к данным по приоритету.
БД как автоматизированная система.
БД как оперативная компонента включает два конструктивных элемента: 1) БД; 2) СУБД.
Процесс обработки данных СУБД не является очевидной задачей, так как включает в себя многоэтапность и мультизадачность в зависимости от постановки задачи.
Составляющие БД:
(схема №2)
Языковые средства БД.
(схема №3)
Языковые средства предназначены: 1) для общения юзеров разных классов с БД; 2) служат для описания различных компонентов БД, а иногда и внешних по отношению к банку элементов, находящихся с ними в взаимодействии, а также обращение к нужным частям БД.
Языки описания данных (ЯОД) классифицируют в зависимости от своего значения.
Схема — описания состава и логич. организации БД, а соответствующий язык — язык описания схем.
Подсхема — описание части БД, представляющей интерес для определенного юзера (различные приложения).
Язык описания хранимых данных — среда хранения БД и соответствующая отображаемой схемы в память и описанная на данном языке.
Кроме языковых средств, предназначенных для описания БД, в состав некоторых БД входят специальные языковые средства для описания внешних к БД инф-ных совокупностей (языки описания входной информации, языки описания выходных сообщений). Особое место в языках общения с БД занимают языки общения с БД. В зависимости от сосбенностей БД языковые средства, их синтаксические и семантические свойства, способы реализации, круг лиц, на который они ориентированны могут изменяться в широком диапазоне ( от языков программирования высокого уровня до языков, ориентированных на конечного юзера “псевдо-языки”). СУБД, требующие написания прикладных программ на универсальных языках программирования включают в свой состав языки манипулирования данными (ЯМД), которыми программист пользуется для организации передачи данных между его собственным процессом и БД. ЯМД является полным языком, он опирается на включающий язык (базовый язык программирования “входной язык”), то есть из различных программ, написанных на процедурных языках программирования. Для юзеров в БД разработаны специальные языки запросов. БД обеспечивает различные режимы работы с информационной системой. При общении с БД широко используется режим диалога, для поддержания которого предназначены языки ведения диалога (постоение сценариев, запросов и так далее).
Схема взаимодействия компонентов БД:
(схема №4)
Схемы, подсхемы и схемы хранения проектирования и описания на ЯОД в соответствии с методическими указаниями, приоритет (1). Эти описания переносятся на HDD, вводятся в систему (2) и переводятся в объект и загрузочные представления (3), которые хранятся в соответствующей библиотеке. После этого подготавливаются и вводятся в систему входные данные (4) и производится загрузка БД (5). Запросы БД формируются на языке общения с БД (6) и вводятся в систему (7). Выходом из БД (8) являются выходные данные в процессе запроса, диагностические сообщения о работе базы (сбои, отказы, устранение их). Архивы — сохранение и комплексный анализ предшествующих наработок, статистика общения с базой.
Архитектура БД с адаптивной моделью.
Модель данных отражает для юзера информационное содержание БД. Записи модели создаются на момент, когда они затребуются прикладной программой (чтение из БД и тд.). СУБД реализует отображение (прямое или обратное). Модель данных Û Хранимая БД.
Модель представления хранимых данных — внут. модель БД.
Внешняя млдель Û Концеп. модель Û Внут. модель Û Физическая модель.
Общая схема обмены информацией в БД:
(схема №5)
Уровни моделей.
В " БД отражается инф. об опреденной предметной области (часть реального мира, представляющая интерес для данного исследования и отражаемая в инф-онной системе). В автоматизированных инф. системах предметные области представляются моделями нескольких уровней.
(схема №6)
Даталогич. модель—модель данных логич. уровня, поддерживаемая средствами СУБД.
Эта модель престав собой отображение логических связей между элементами данных, строится с учетом ограничений конкретной СУБД. В БД предпологается интегрированное хранение данных, поэтому необходима соответствующая модель предметной области.
Инфологич. модель предметной области — описание предметной области, выполненное без орентации на используемые в дальнейшем программы и технические средства.
Для привязки даталогич. модели к среде хранения используется физическая модель. Модель каждого из последующих уровней строится на основе фиксированных характеристик моделей предыдущих уровней.
Выделение моделей: 1) разделить сложный процесс отображения предметной области БД на несколько более простых отображений; 2) обеспечить специализацию БД; 3) обеспечить предпосылки автоматизации.
Глобальные модели отображают точку зрения АБД. Локальные модели — взгляды различных юзеров. Концеп. модель обеспечивает интегрированное представление предметной области.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
