Лекції з Основ ВТ

ОС. Функції ОС.

Інформаційно обчислювальна система (ИВС)-это сукупність технічних і програмных коштів призначених вирішення завдань связаной з автоматизацією обробки інформації. Взаємодія таких систем з зовнішнім світом здійснюється з допомогою датчиків щоб забезпечити зв’язку з користувачами чи приладами із єдиною метою обробки даних, і управління. ОС реального часу UNIX підтримує роботу інтелектуальної оболочки.

Основна ф-я інформаційно обчислювальної системи уявлення послуг на вирішення традиційних завдань: 1Управление инфой (хранение, введение, пошук, організація зв’язків і т.д.)2разработка і налагодження програм 3 експлуатація програм. Можна вважати що савокупность таких послуг може користувача деяку абстракцію чи віртуальну машину на противагу реальної машині існуючої физически.

Опис цих послуг і керував конкретного користувача цих умовах утворює інтерфейс ОС. З розвитком технічних засобів рівень абстракції серед ОС (вхідний язык) повышается. Об'єкти чи операції расмотреные як эл-х для конкретної абстр-й машини реалізується з допомогою складніших операцій реальної фізичної машини. З іншого боку користувачі одному й тому ж ІТУ повинен мати можливість общатся з різними абстрактними машинами.

Концептуально сист. зручно расм-ть з допомогою 2-х ф-й: 1 Ф-ии загальні для кола застосування, реалізовані системними програмами, 2 Фії необ-е на вирішення конкретних завдань (утиліти) реалізовані конкретними програмами. Причому у прикладних програмах исп-ся возм-ти звернення до системним программам.

Розглянемо ієрархічну структуру системи прикладні програми, сист-е прогр-ы, фізична машина Тут каждый.

«шар «використовує ресурси шару що під них і формує інтерфейс надання. своїх ресурсів верхньому прошарку (автомат настройки). Інтерфейс найвищого шару є інтерфейсом всієї системи. Ця схема описує декомпозицію системи дуже приближенно.

Межі між верствами може бути рухливими динамическими (например, програма разл-я як прикладна то, можливо включена як системна якщо вона постійно використовується). Деякі ф-ии представленые як систі програми можна реалізувати мікропроцесором якщо це потрібно і виправдана економією і зручністю. Савокупность сист-х програм зазвичай мають 2 рівня. Ср-ва і житлово-комунальні послуги (компілятори, загрузщики, редактори, служеб-е програм-ы, компілятори, системне ПО), компоненти системного.

ПО чи сама ОС. Жесткой кордону тут нет.

Основні ф-ии ОС можна класифицировать по 2-му ознаками: 1) Ф-ии реалізовані віртуальними машинами: а) управление инфой (структурирование.

забезпечення схоронності, використання імен (віртуальна память), передача даних (ввод/вывод)), б) выполнение (последовательное чи паралельное виконання програм, компонування прог тощо.), у додаткові послуги (допомогу в налагодженні, обробка і переривання аварійних ситуацій, зміна таймера) .2) Ф-ии контролю та розподілу ресурсів: управління фізичними ресурсами (виділення оперативної пам’яті, зовнішньої пам’яті, пристроїв ввода/вывода), розподіл та обмін инфой між користувачами, захист від несанкционированого доступу, додаткові послуги (видача рахунків за использованые ресурси, збір статистики, тестування).

Розвиток ОС. 1-е ОС мали покрокове виконання програм з безпосереднім зміною осередків памяти (асемблеры, компілятори, отладчики і програми введення виведення) ці програми створені з метою виконання всієї послідовності робіт (організація даних, і виконання прикладних програм, підготовлених заздалегідь і які враховують перехід від одного завдання до безпосередньо інший .Основна ф-я ОС цього покоління — управління ресурсами (памятью, процесором, вводом/выводом).

Автоматизація управління дозволяло наділити ОС ф-ми захисту причини і прямих помилок. Обмеження часу доступу до процесору щоб негайно усунути блокування всієї работы (зацикливание лише у проге), нагляд за вводом/выводом, щоб уникнути цикл. обращ переферийных устройств., защита зони пам’яті від власних помилок користувальних программ.

МУЛЬТИПРОГРАМИРОВАНИЕ І ПОДІЛ ЧАСУ 1) Введение автономних спеціалізованих процесорів передачі инфы (каналов чи пристроїв обміну) дозволяють звільнити центральний процесор від повного обеспя ввода/вывода 2) мультипрогр-е що з поділом пам’яті відразу для кількох работ (Повысило продуктивність процесора з допомогою кількох систем ввода/вывода) 3) Праця у режимі реального часу відновила можливість інтерактивного спілкування з машиною, надавши можливість користуватися загальними услугами.

Розглянемо вплив цих 3-х компонентів на ОС а) буферний ввод/вывод (канал чи пристрій обміну є процесор виконує автономно (паралельно з обробкою инфы) операции ввода/вывода.

) .Ц.П. і канали мають доступом до загальної інформацією пам’яті. Тож з важливих значень ЦП -швидкість обробки, а каналов-скорость передачи.

Мульти програмирование Задля більшої ввода/вывода пам’ять розділена на зону для буфера ввода/вывода і робочу зону, у своїй завдання обробляються последовательно, а ввод/вывод і виконання завдання відбувається паралельно.

Відзначають 2-а випадку: а) Если під час виконання завдання необхідно прочитати потрібні дані, то при зачитуванні ЦП перебуває у пасивному стані, б) виконання короткого завдання поставленого під час виконання довгого завдання відключається до виконання останнього. З положень цих зауважень випливають режими роботи ОС: а)Задание очікує выполнение.

(може використовувати ЦП який звільнений іншим завданням), б) выделеное.

ЦП завдання то, можливо перервано якщо перевищено обмеження з времени.

Переваги й недоліки Мульти програмирования: а) складність систем с.

МП явл. складнішою т. к забезпечує поділ пам’яті і взаємну захист програм друг від друга б) технічні характеристики-МП вимагає спеціальні устрою для переміщення програм та питаннями захисту пам’яті в) використання ресурсів: рівномірніше завантажуються ресурсы.

(ЦП, память, устройства ввода/вывода). Зручності для пользователя:

Зменшується час обробки коротких завдань у спільній послідовності робіт. Час реакції ОС мінімальна з допомогою оптимального розподілу зайвих ресурсов.

Система із розподілом часу Основна ф-я надати кожному користувачеві еквівалент індивідуальної машини та одночасно зберігати можливість користуватися загальними послугами. Система має гарантувати доступне час відповіді, з допомогою уявлення процесору програми на короткі проміжки времени (кванты).

МЕХАНІЗМИ ВИКОНАННЯ ПРОГРАМ Процедури, активність і контекст. Посля програма складається з савокупности процедур обертаються друг до другу.

З кожної з цих процедур пов’язана окремасегмент процедура. Сегмент даних може належить як лише до процедурі так ік кільком. Активним станом називається процес безперервного виконання однієї процедури .

Отже виконання послід. проги складається з низки активних состояний.

Контекстом активности-наз не та частина инфы яка доступна ЦП під час даного активного стану. Цей контекст в такий спосіб контекст ЦП.

(програмные та внутрішні регістри) і контекст пам’яті. Сегмент процедури і сегменти даних. Перехід від однієї активності в іншу реалізуються з допомогою спец инструкций-вызова з процедури і возв-т з пр-ры що проводить заміну контекста.

Виклик і повернення процедурыПроцедура R (вызыв-я) викликає процедуру У з допомогою послідовності дій виклик. І це входять такі етапи: а) Підготовка параметрів переданих з R в У, б) сохранение частини контексту R до повернення з У, в) замена контексту R на контекст У.

Функціонування сопрограмм Що стосується управління сопрограммами що викликає і викликане процедура грають симетричні роли.

(послідовність повернення ідентична послідовності вызова).

Активне стан що виник при виклик R одержує у ролі вихідного той контекст який від часу останнього виклику процедуры.

R. Послідовність заміни вкл такі етапи а) підготовка парам-в з R вУ, б) сохранение частини контексту R котор-я мусить бути використана при наступних возобновлениях, в) вост-е контексту закладеного згодом останнього звернення до У.

Механізм посл-го виконання у якому процедури чи сопрограммы як послідовність активних станів, соотв-х цим процедурам чи сопрограммам і забезпечувальних: а) збереження і востановление контекстів при виклик і повернення, б) передача параметрів між спричиненої і вызвовшей програмою, у керування робітниками зонами памяти.

Процедури ОС.

.Як виконавчої структури даних застосовується стік виконання. Можуть бути різні варіанти стеков. Отлича-ся деталями специфікації контексту та її динамічними измененими при виклик і повернення процедури. Схема виконання то, можливо запрограмирована безпосередньо мовою асемблера чи представлена виконуваної структурою на звичайному мові програмирования. Розглянута модель спирається на 2 гіпотези: а) параметри процедури передаються за значенням при повернення з процедур передається останній результат. Б) процедури можуть вызыватся рекурсивно. У вершині стека виконання, при кожному виклик процедури створюється специальня структура даних, утворює область середовища. Стік поводиться з допомогою 2-х покажчиків -базу й вершина. БАЗАуказ на базу стека (адреси)середовища активної процедуры.

Вершинауказ на 1-шу вільну осередок до створення нової среды.

Стан стека доі після виклику. (((СХЕМА (((.Середовище містить таку інформацію -відомостей про ділянках збереження і зв’язках (покажчик базы+смещение), параметри (n+1 осередок), локальні перемінні і робочий простір процедуры.

Операції: а) вызов:1) виділити в стеці зону для середовища (воно) крім робочого пространства, 2) час t:=база ;база:=вершина; вершина:=вершина+размер середовища; 3) зберегти инфу для повернення. Задля збереження використовується: попередня база := ЧАС; розміщення адреси повернення; 4) размещение параметрів 5) выполнить перехід до спричиненої процедурі. б) Процедура повернення: 1) Розмістити результат в предусмотреных ячейках, 2) востановить инфу повернення і очистити середу .

Время (t):=адрес повернення; Вершина:=адрес база;База:= попередня база.

3)возврат реалізує процедура— твір перехід навремя.

Стан процесора. До регістрам визначальним стан ЦП ставляться: адресуемые регістри, керовані программами, специализ-е регістри, предназначеные для деякою синтаксичної инфы (синтетической)-слово. .

Инфа у слові сост проц-ра характеризує такі: стан виконання (активне чи ожидание), режим (распоредителя чи виконавця), маски прерывания, информация про доступному контексті у пам’яті ЕОМ і соотве-х правах доступу (таблиця сегментів, покажчики захисту пам’яті), инфа про поточному активному стані (умовний код, порядковий счетчик).

Прерывания-представляют собою перестановку контексту процесора викликувану зовнішніми стосовно выпол-ю інструкцією причиной.

Фізично прервания видаються сигналом про переривання роботи посылаемой не посередньо процесору цей сигнал викликає зміна стан покажчика проверяемого під час виконання кожної инструкции.

Цей сигнал може послати інший процесор, зовнішнє пристрій, ввода/вывода чи користувач. Переривання змушують процесор призупинити в найближчій точці переривання виконання поточної проги і взятися до виконання інший спец програми. Ця прога зв оброблювачем переривань. Загальна СХЕМА програми переривання: Прерваная прога —оброблювач прерываний (сохранение контексту проги ((обробка переривань програми (вост-е программы (переход до нової проге .

Захоплення і звернення до супервизору. Викликаються причинами связаными із перебігом виконання інструкції. Захоплення сигналізує ОС про аномалії і під час інструкцій. Причининеправильні дані що призводять спричиняє порушення правил ходу виконання інструкції, спроба здійснення операції запрещеной захищаючи пристроєм, невыполняемая інструкція (адресс поза полем пам’яті, звернення до який несе влаштуванню) .

КОРОТКИЙ ОГЛЯД ОС.

ОС великою мірою опрелеляет уявлення користувача про ЕОМ, ніж апаратура ЕОМ. ОСнабір пограмм, які забезпечують зокрема можливість використання апаратури комп’ютера. Будь-яка ОС реалізує масу різноманітних ф-ий. Визначає інтерфейс користувача, забезпечує поділ апаратних ресурсів між користувачами, дає можливість працювати з загальними даними як колективного користування, планує доступ користувача до ресурсів, обеспечивет ефективне використання операцій ввода/вывода, здійснює востановление инфы і обчислення процесу збоїв і прямих помилок. ОС управляє: процесорами, памятью.

пристроями ввода/вывода, та даними. ОС взаємодіє зі користувачем, системними прикладними програмами, програмами и.

АППАратными засобами. ПОКОЛІННЯ ОС .

1)нулевое поколение (40г.) в 1-х ЕОМ ОС був. Користувачі мали повний доступом до машинному мови оригіналу й все проги писалися у вихідних кодах.

2)1-е покоління (50-ті р.) Ос 1950;х років розробили з прискорення і спрощення переходу з завдання на завдання. До створення цих ОС багато машинного часу витрачалося у проміжку м/у завершенням однієї проги та початком інший. Це був початок систем пакетної обробки, які передбачали об'єднання окремих пакетів до груп 3) 2-ге покоління початок 1960;х років. Були задумані як ОС колективного користування з мульти програмным режимом праці та як 1-е системи мультипроцессорного типа. В цих ОС кілька корисних програм одночасно перебуває у основний пам’яті комп’ютера, а центральний процесор переключається від завдання до завданню. З’являються методи щоб забезпечити незалежне програмирование від зовнішніх устройств.

З’являються сист з поділом часу, що користувачеві взаємодіяти з компьютором з допомогою пультів терміналів. У системі разде-го вр-ни що працюють у діалоговому режимі. Появл-ся 1-е системи реального часу. 4) 3-тє покоління (середина 60-х до70-х).

Многорежимные системи. Деякі з цих ОС осуществ-т роботу у кількох извесных режимах-пакетная обробка, поділ часу, Real.

Time, мультипроцессорный режим. Мінусвони були громозкими і дорогими. Привели до дужого ускладнення обчислювальної установки.

5) 4-те покоління (середина 80-х до 90-х) найдосконаліші системи нашого часу. Інтернет технологія, глобальні і локальні мережі, технологія удаленого доступу з допомогою різноманітних терміналів различных.

ОС, поява мікропроцесора. Ускладнилися проблеми захисту инфы (хакерство). З’явилися віртуальні машини з распр-ми БД. АППАРАТУРА,.

ПО, МИКРОПРОГРАММЫ.

Розшарування пам’яті чи interliving його застосовується збільшення швидкості доступу до основний пам’яті у реальному ситуації. При зверненні хоча б до одної з осередків пам’яті ні яких операцій із пам’яттю виробляти не можна. При интерливинде сусідні за адресами осередки розміщені у різних модулях пам’яті. З’являється можливість паралельной роботи з памятью.

Регістр переміщення забезпечує можливість динамічного переміщення програм, у пам’яті. У цілому цей регістр заноситься базовий адресс проги що зберігається у основний пам’яті. Після звернення до регістру, вміст регістру+ кожному указ в вып-ой прог-ме адресу (база.

+усунення). Переривання і опитування стану. Однією з способів дозволяють деякому влаштуванню перевірити стан іншого устрою що працює часто незалежно називається елементарний опитування цього устрою (опитування осередків памяти).1-е пристрій може періодично перевіряє перебуває чи друге пристрій у певному безпечному стані і якщо ні то продовжувати своєї роботи. Стан устрою робота, що переривається має бути збережено після цього виробляється обробка переривання .

БУФЕРИЗАЦИЯ. БУФЕРобласть основний пам’яті предназначеной для проміжного зберігання даних і під час операцій ввода/вывода .

Швидкість операцій ввода/вывода залежить від багатьох чинників: головнахарактеристика устрою вв/в. Розрізняють просту і 2-у буферизацію. При простий канал поміщає дані в буфер. Процесор обробляє ці дані. Послідовний процес обробки. Метод 2-ї буферизации дозволяє поєднувати операцію ввода/вывода з обробкою даних. Коли канал заносить дані до одного буфер процесор може обробляти дані іншого буфера.

Захист пам’яті. Дуже важлива -умова для нормальної роботи многоабоненских обчислювальних систем колективного користування. Захист пам’яті обмежує діапазон адрес у якому дозволені обращ до проге.

Захист пам’яті для проги займаної безперервний блок ячеик пам’яті можна реалізувати з допомогою граничних регістрів де вказуються старші і молодші адреси цього блоку пам’яті. Захист пам’яті можна реалізувати з допомогою ключовою захисту пам’яті. Частіше роблять 2-му ключем: програмним і аппаратным.

Захоплення циклу. Вузький місце де може виникнути конфліктна ситуація м/у каналами ЦПце доступом до основний пам’яті. У середньому кожен конкретний час може статися одна операція звернення до певного модулю основний пам’яті, тк каналу і процесору одночасно може потребоватся звернення до основний пам’яті, і цього разі пріоритет представляється каналам. Цей процес відбувається наз-ся захопленням циклу пам’яті, де канал активно захоплює цикл звернення в процессора.

Усі сучасні ОС без винятку зі своїми основними компонентами і планировщиками віддають перевагу прогам з великим обьемом инфы ввода/вывода стосовно прогам з більший обсяг вычисления.

Режим задачи, супервизора, приоритетные команди. У обчислювальних машинах передбачаються кілька режимів роботи: динамічний вибір режиму дозволяє дуже добре організувати захист прог та об'єктивності даних. У звичайному режимі працююча прога може виконати деяке підмножина команд. Так програмам користувача неразрешаются усі фінансові операції ввода/вывода т. к міг би вивести головний список паролів системи, чи инфу іншого користувача. ОС присвоюється статус вищого пріоритету і як правило працює у режимі супервізора має доступ всім командам машини. Більшість сучасних ЕОМ цього поділу на 2 режиму предосить. Однак якщо машин з високими вимогами захисту від несанкціонованого доступу бажано мати більше двох режимів роботи. У результаті можна збільшити рівень захисту на програмному рівні. Можна забезпечити доступ де кожному користувачеві надається мінімальний пріоритет права доступу до тих ресурсів які потрібні на вирішення його завдань. У процесі розвитку комп’ютерних архітектур було виявлено тенденції до підвищення пріоритетних команд які можуть виконуватися як задач.

Віртуальне пам’ять. Сист. віртуальної пам’яті дають можливість вказати й у прогах адреси якою обов’язково відповідати фізичним адресами основний пам’яті. Віртуальні адреси видані які працюють прогами з допомогою апаратних ср-в динамічно виконуються, перетворюються на адреси команд і такі, які у основний памяти.

Сист вірт пам’яті дозволяють прогам працювати з адресними просторами набагато великого розміру, ніж адр-е простір основний пам’яті. Їх основне гідність вказують созд-ть програми, незалежно від обмежень основний пам’яті. У сист віртуальної пам’яті застосовуються також методи: страничная огрганизацияя і сегментація. У першому випадку передбачається обмін м/у основний рахунок і зовнішньої пам’яттю, блоками даних фіксованого розміру. У другий випадок проги і такі поділяються на логічні компонентисегменти. Мультипроцессорная обробка: в мульти процессорных машинах кілька процесорів одночасно працюють із загальним полем пам’яті та однієї ОС. При мультипроцессорной роботі можливо виникнення конфликтов (которых у принципі не в однопроцесорных). Необхідно забезпечити упорядкований доступом до кожної загальної осередки пам’яті те щоб 2 і більше процесорів було неможливо одночасно змінювати її вміст. Це необхідна за тому випадку, коли той процесор намагаються змінити вмісту осередки котор. хоче прочитати інший процессор.

Прямий доступом до пам’яті. Однією з способів досягнення високої продуктивності ЕОМ є мінімізація кількості переривань які у процесі виконання програми. Існуючий при цьому ПДП потребує лише одного переривання за кожен блок символів, переданих під час операцій ввода/вывода. Завдяки цьому обмін даними здійснюється значно швидше ніж у випадку коли процесор переривається під час передачі одного символу. З початком операцій ввода/вывода символи передаються в основну пам’ять за принципом захоплення каналу циклу (канал захоплює шину зв’язку процесора провідною пам’яттю короткий час передачі одного символу після чого процесор продовжує роботу). Коли зовнішнє пристрій готова до передачі блоку оно.

«перериває» процесор. Що стосується ПДП стан проца запам’ятовувати непотрібен. ПДП — спосіб підвищення продуктивності в системах з більший обсяг операцій ввода/вывода.

Конвейризацияапаратный спосіб, застосовуваний у високо продуктивних машинах з використання опрделенных типів обробки* команд паралельно підвищення эфективности. Структура конвеерного прикладу можна видати за технологічну лінію виробництва підприємства ** тих процес. На конвеере процесора в різних стадіях виконання одночасно можуть перебуває по кілька команд.

Ієрархія пам’ятіСучасні ЕОМ містять три «види пам’яті: основна, зовнішня, КЕШІ пам’ять .У основній пам’яті повинні размещатся команди, і дані яких буде обращатся працююча программа.

ЭМУЛЯЦИЯ-метод дозволяє зробити одну обчислювальну машину функціонально еквівалентній інший. Набір команд машинного мови эмулируемого компа микропрограмируется на эмулирующем компе таким чином програми надані мові 1-го компа можуть виконуватися на 2- м без ограничений. Современные фірми широко використовують эмуляцию на свої просунутих приложений.

УПРАВЛІННЯ ПРОЦЕСАМИпід процесом розуміється прога на стадії виконання, ассинхронная робота, якої виділяє процесори диспетчируюмый модуль. Кажуть що виконується коли йому у цей часу виділяється процесор. Процес перебуває у стані готовності коли може відразу використовувати центральний процессор.

Заблокованим якщо він перебуває може очікування. Один процессорной машині у кожний час може реально виконуватися лише одне процес, може готовності можуть перебуває по кілька процесів. Завдяки цьому можна створити список готові до виконання процесів який упорядочевается по пріоритету. Отож ЦП выполняетт найпріоритетніша процес. Список заблокированых процесів не упорядкований. Разблокировка гаразд тієї черги як вони заблокированы.

Коли систему надходить деяке завдання вона створює відповідний процес і потім встановлюється насамкінець списку готових процесів той процес поступово прямує до головній частині списку принаймні завершення виконання попередніх процесів. Коли процес виявляється перших вражень і коли звільняється ЦП то говорять, що відбувається зміна стану процесора. Який своєю чергою перетворюється на стан виконання. ГОТОВНІСТЬ -запуск (ПЕРЕХОД У ФАЗУ ВИКОНАННЯ --блокировка (.

БЛОКУВАННЯ -пробуждение (ПРИОСТАНОВКА* ГОТОВНОТЬ -поновлення процесса (ГОТОВНОСТЬ. Надання ЦП першому процесу списку готових процесів називається запуском. Або вибором процесу задля виконання (це виробляється системної програмою диспетчером). Ос в таймере переривань визначає тимчасової інтервал (квант часу) протягом якого даному процесу користувача дозволяється займати центральний процесор. Якщо процес не звільняє ЦП до зазначеного часу то таймер виробляє сигнал переривання яким управління передають ОС. Представником процесів в ОС явл-ся блок управління процессом (БУП). Це структура даних що містить таку инфупоточний стан процесора, унікальний ідентифікатор процесу, пріоритет процесу, покажчики пам’яті процесу, покажчики выделеных процесу ресурсів, область збереження регистров.

ОПЕРАЦІЇ НАД ПРОЦЕСАМИ. 1) СТВОРЕННЯ ПРОЦЕСУ, 2) знищення процесу, 3) поновлення процесу, 4) зміна пріоритету процесса.

5) блокування процесу, 6) пробуждение процесу, 7) запуск (вибір) процесу. У процесі створення процесу здійснюється мног дрібних операцій: присвоєння імені процесу, включення це ім'я до списку імен процесів, визначення початкового пріоритету процесу, формування блоку управління процесом, виділення процесу початкових ресурсов.

ЯДРО ОС. Усі операції пов’язані з процесами виконуються під керівництвом тієї частини ОС що називається її ядром ОС. Ядро являє собою лише невелику частину коду ОС загалом, але він належить до найінтенсивніше використовуваних компонентів системы.

Через це воно резидентно перебуває у пам’яті. Тоді як інші частини ОС подкачиваются до ядру принаймні необходимости.

Ф-ИИ ЯДРА ОС 1) обработка фпрерываний, 2) создание і знищення процесів, 3) переключення процесу зі стану в состояние,.

4)диспетчирование, 5) припинення і активізація процессов,.

6)синхронизация процесів, 7) организация взаємодії м/у процессами,.

8)манипулирование блоками управління процесами, 9) підтримка операцій ввода/вывода, 10) підтримка і розподілу і перерозподілу памяти,.

11)поддержка механізму вызова/возврата при зверненні до процессам,.

12)поддержка певних ф-ий ведення облікової роботи машины (сбор статистики).

ОПЕРАЦІЙНІ СИСТЕМЫ.

MS-DOS.

Созд. У 1981 р. Microsoft на замовлення IBM. 1-ая версіяоднопользовательская, однозадачная. Цель-поддержание раб. З дискетами, клавіатурою, дисплеем.

Збрешемо. Можливості MS-DOS обеспеч. Більше потужне взаємодія користувача з ЕОМ: підтримка новий. Устройств-HDD, CD-ROM, новий. Дискет тощо. З допомогою драйверів підтримує та інших. устр-ва (написанных виробниками цих устройств).

Була вкл. Підтримка ієрархічної, файловою структури на дискетах и.

HDD, що становить соотв. Команди користувача і функції їхнього вызова.

Була забезпечена підтримка національних алфавітів, новий. Можливості для пользователя-нов. Команди DOS, корисні утиліти, оптимізатор використовуваної пам’яті, стиснення диска і т.д.

Засн. Принципи MS-DOS від MICROSOFT: сумісність версій і працездатність про всяк машине.

Недоліки MS-DOS: 1. Однозадачная 2.Невозможно вбудовувати надійні кошти на захисту даних, і організація колективної роботи з цими. 3. DOS-программы можуть виконуватися т-ко не більше 1-го Мбайта пам’яті, осн. Пам’ять використовується лише зберігання данных.

4.Ограниченность підтримки пристроїв. 5. Отсутствие стандартних коштів у створення користувальницького интерфейса-меню, запитів і т.д.

Складові частини DOS: 1. Дисковые файли IO. SYS і MS-DOS.SYS. Це основні системні файли утримують основні програми, які перебувають у пам’яті комп’ютера. У версіях до 8-ой файл IO. SYS представляє доповнення до функції виводу-введення-висновку, а MSDOS. SYS реалізовував осн. Высокоуровневые послуги DOS.

Командний процесор DOS обробляє команди, запроваджувані польз-лем command.com, теж знаходиться в кореневому каталозі. Деякі команди користувача процесор виконує сам — це внутрішні команди. На виконання зовнішніх команд процесор шукає програму на диску з певним ім'ям і якщо знаходить її, то завантажує їх у пам’ять і передає їй управление.

Драйвери пристроїв — це спеціальні програми (системні), що доповнюють MS-DOS, вони завантажуються на згадку про ЕОМ за мінімального завантаження DOS, які імена вказуються у спеціальній файлі config.sys.

Базова система введення — виведення (BIOS) перебуває у ПЗУ комп’ютера, міцно пов’язана з MS-DOS. BIOS містить не т-ко програми для перевірки комп’ютера та ініціювання завантаження О.С., а й програми до виконання базових низкоуровневых операцій введення — виведення, зв’язку з монітором, клавіатурою, дисками і на принтері. BIOS має сегментний адресу (16-ый).

FE00 в ПЗУ, й інші модулі зберігаються на магнітному диску. Блок початковій завантаження О.С. (завантажник) завжди записаний у 1-ом секторі системного диска.

BIOS реалізує слід. Функції: 1. Автоматичну перевірку апаратних компонент включення ЕОМ. 2. Виклик блоку початковій завантаження О.С.

Завантаження на згадку про ЕОМ програми О.С. відбувається у 2 етапу: спочатку завантажується блок початковій завантаження і з його допомогою ми інші модули.

О.С. 3. Обслуговування системних викликів чи прерываний.

З пом. Config. sys можна розширювати О.С., змінювати її параметри, підключати нові драйвери до роботи і т.д.

Файл autoexec. bat виконується за config.sys. Тут встановлюються альтернативні маршрути пошуку, задаються формати запрошення О.С., видається додаткову інформацію і т.д.

Створення текстових файлів в MS-DOS.

Copy con Текст. Потім F6 і Enter, команда copy пише повідомлення: «Один файл скопирован», на диску появ. Новий файл.

Del // ren // copy + … // move *.doc d: dir cd дисковод: шлях… // cd.

(для поточного диска) шлях…// md дисковод: шлях… — створення підкаталогу нинішнього року каталоге.

OS / 2.

Ця нова О.С., разраб. Для збрешемо. І майбутніх ЕОМ. Інтерфейс пльзователя нагадує Windows. Вплинув на структуру OS/2 справила розвиток графічних інтерфейсів (починаючи з APPLE до MICROSOFT).

Деякі важливі властивості перейняті від попередніх О.С. — многозадачность і питання віртуальної памяти.

Створено в 1987 р. IBM і MICROSOFT. ЇЇ особливості вих. З цілей і завдань. Мета — задовольняти потребам установ. Згодом існуючі програмні системи ставали менш пристосованими на вирішення виникаючих завдань. Осн. задачи при созд. OS/2 MICROSOFT: — висока продуктивність -многозадачность -ефективний графічний інтерфейс -мережні можливості (поділ ресурсів немає і загальних даних в сети).

Цілі: —незалежний від пристроїв графічний интерфейс.

-многозадачность (повне використання апаратних можливостей, не знижуючи загальної продуктивності системи) -створення еф. Коштів захисту, які забезпечують надійність і стійкість системи -надання кожної програмі стандартної й стабільного операційній середовища, независящей від зовнішніх чинників, а програмная середовище гнучкою та настраиваемой.

Організація пам’яті. Верхня межа доступною пам’яті - 1Мб, у своїй старші 386Мб зарезервовані під BIOS і контролюють введення — висновок. Саме ядро близько 50Кб, тому доступний обсяг пам’яті суворо ограничен.

Прикладні програми для ОS/2 виконуються в захищеному режимі, у якому процесор реалізує 32Мб пам’яті. Використовуючи апаратну підтримку прикладна програма може виділити пам’яті більше, ніж фізично є комп’ютері. Кажд. Програмі OS/2 може бути від 1Мб памяти.

Віртуальне пам’ять — адресне простір, в якому автоматично виконується обмін м/у опер. Спогадом і диском. Одиниця обміну — сегмент — послідовність осередків пам’яті від 1 до 65 536 байт. Процес обміну прозорий для прикладних програм, тобто. коли відбувається звернення до сегменту, якого немає у фізичної пам’яті. У цьому OS/2 автоматично зчитує і завантажує потрібний сегмент із зовнішнього устрою. Механізм управління пам’яттю вкл. І який установлюють мінімальний проміжок часу, к-ый надається процесору до виконання поточної завдання, перш ніж переключиться виконання ін. задачи.

Многозадачность. Можна переключатися з пом. Функціональних клавіш з одного завантаженою програми в іншу. У цьому завдання, решта поза увагою продовжують виконуватися. Апаратна підтримка забезпечує повний захист пам’яті та інших. ресурсів, паралельно виконуваних завданням, гарантує швидке переключення процесора від 1-ой завдання до другой.

OS/2 представляє кажд. Завданню стандарт. О.С., незалежно від ін. внеш.

Чинників (завдання — це є процес). OS/2 -многозадачная, але з многопользовательская. У той вр., коли OS/2 упрвляет кількома прикл.

Програмами, забезпечуючи взаємодія з-поміж них. Працюючи в О.С.- пототипах режим багатозавдань забезпечує до мирного співіснування кількох програм, т.к. вони теж мають тенденцію захоплювати ін. у ін. ресурси ЕОМ. Працюючи, програми також мають арсеналом межпроцессорного взаимодействия.

Структура OS/2 складається з безлічі компонентів окремих логічних модулів, к-ые загруж. У пам. І активізуються за необхідності, тісно взаємодіючи між собою. Засн. Компаненты OS/2: —сеанс захищеного режиму -сеанс режиму сумісності -фонові процеси. Защищ.

Режим — робота у графічної середовищі чи командному режимі. Після завантаження і запуску OS/2 складається з безлічі сеансів (экранныых груп, і фонових програм). Режим сумісності практично цілком відтворює середу MS-DOS. Поруч із процесами захищеного режиму є структурним компонентом OS/2. Фонові програми обрзуют окрему групу, к-ая немає свого сеансу, тим щонайменше відіграють важливу роль при реш. Разл-х системних завдань. Сеанси защищ. Режиму OS/2 опр-ся як набір процесів, поділяючих окремий віртуальний екран, клавіатуру і мышь.

Процес — окремо виконувана програма — інтерпретатор команд, приклад. Або вторинна, запускаемая додатком до виконання дополнит.

Ф-ций. Кажд. сеанс OS/2 може бути т-ко у два -ух режимах: активному і фоновому. Якщо ви трохи програм сеансу виконуються паралельно й одночасно виводять дані на екран, то немає механізмів задля унеможливлення перетинань і накладки даних. Коли сеанс виходить із активного стану вфонов. Режим, то вміст екрана зберігається у спеціальному внутрішньому буфері. Коли сеанс активізується, вміст буфера відновлюється на фізичному екрані, т.а. програмі необхідності стежити чи є виведені дані видимими, він посилає дані на віртуальний екран, к-ый висвічує їх у фізичному екрані при активізації сеансу. Усі сеанси OS/2 виконуються параллельно.

Древовид. Струк. процесів сеансу підкресліть. 2 важн. Властивості: — окремий процес може викликати інший процес -що породив і породжений процеси виконуються паралельно, чи що породив процес то, можливо призупинений до завершення виконання порожденного.

У структурі багатозавдань OS/2 є ще 1 шар: подібно сеансу, що складається з кількох паралельних витків — виконань серії інструкцій програми. Час процесу розподіляється між всіма активними витками, т.а. кілька секцій програми можуть виконуватися паралельно. У цілому нині компоненти багатозавдань OS/2 представляють собой.

3 -x уровневую ієрархію, причому всі елементи ієрархії можуть виконуватися параллельно.

Засн. Поняття OS/2. —Сеанс складається з набору сеансів. -Сеанс — один віртуальний екран, віртуальна клавіатура і віртуальна мышь.

--Перемикання між сеансами з пом. ALT+Escp. -Процес — виконання окремої програмы, в совокуп. З виділеними під цю ресурсами. -Самі процеси можуть створювати й запускати процеси. -Ступінь вкладеності неограначена. -Процес складається з 1 -го чи навіть кількох витков.(Витоквиконання послідовності інструкцій всередині програми. Витки не запускаються користувачем, вони створюються і під час самої программы).

Сеанс реального режиму. На виконання станд. Прилож. MS-DOS в реальн. реж. OS/2 представляється окремий сеанс — сеанс реальн. режима (сеанс сумісності), що означає тотожність з MS-DOS. Сеанс реальн.

Режиму необов’язковий і можна скасувати під час запуску OS/2. Можна призначити розмір пам’яті для сеансу реальн. Реж. І змінити ін. параметри. як від сеансу Відмінності даного сеансзащищенного режиму: —у OS/2 то, можливо т-ко 1 сеанс реального режиму, тоді як сеансів захищеного режиму кілька. -Коли сеанс сумісності активний все сеанси захищеного режиму виконуються. Якщо активний сеанс захищеного режиму, то сеанс сумісності припиняється. Тобто. сеанс реального режиму виконується лише після його активізації. Програми, працюють у реальному режимі що неспроможні використовувати властивість OS/2 -режим многозадачнсти, вірт. Адресне простір тощо., тобто. реальн. Реж.

Зумовлений тим, що з них ігноруючи О.С. безпосередньо здійснюють доступом до машинним функцій низького уровня.

Фонові програми. Під управлінням OS/2 можуть виконуватися програми захищеного режиму, к-ые будуть бути в тлі. Ці справжні фонові програми до жодного з запущених сеансів. (Не можна переключитися на фонову програму з пом. ALT+Escp. Т.а. фонова програма — спец. Сеанс, к-ый може бути прирівняний до сеансу захищеного режиму. Тл. Програми звичайно взаємодіють із користувачем, а ведуть обліку ресурсів, опікуються появою вирусов.

UNIX.

Ю спроектований як інструментальна система і розробити П. О. Вона має простий, але потужний командний язик, і незалежну від пристроїв файлову систему. Ю спочатку спроектир. З 65 по 69 г. Bell laboratories і General Electric. 1-ая версія виникла США в Масачусецком уневерситете. У 72 г. на з. Сі написав Рітчі - 2-ая версія. Вона стала надійнішою, улюбленої, а програми сумісні і понятны.

Цілі проекту. Своєю унікальністю Ю зобов’язаний: 1. Нулевая версія і була створена 2-мя ідеологами за мінімальне у чел*лет. 2. Люди, котрі творили систему були її головними пользователями.

Внутрішня узгодженість і убудованість є наслідком цих 2- ух обставин, як і з. Паскаль, созд. Виртом.

Управлние процесами. Центральна частина — ядро (близько 25 000 рядків на.

Сі і 2500 рядків на Ассемблері). Більшість ассемблерного тексту належить до апаратним ф-циям, к-ые важко програмувати на Си.

Образ — поточний стан псевдокомпьютера, наданий користувачеві. Конкретний процес — це виконання конкретного образа.

Будь-який образ включає образ пам’яті, значення загальних регістрів, стан відкритих файлів, поточні директорії - змісту, довідники та інших. інформацію. Образ процесу в його виконання розміщається в основний пам’яті (щонайменше 128Мб). Образ то, можливо откачан на диск, якщо якомусь пріоритетному процесу знадобиться місце у основний памяти.

У середовищі сучасних версіях — це оптимізатор процесса.

Образ пам’яті ділиться на 3 логічних сегмента: —СРП-сегмент реентерабельных процедур (починаючи з нульового адреси в віртуальному адресному просторі). -СД-сегмент даних. -СС-сегмент стека.

Картинка. СД располаг. За УПП в сорону великих адрес. Сегмент стека починається з старшого адреси в віртуальному адресному просторі і росте вгору принаймні занесення до нього иформации, при виклик пограмм і перериванні. СД образ пам’яті містить дані, записувані і зчитувальні т-ко одним конкретним процесом. Системні дані, які стосуються процесу зберігаються у окремому сегменті фіксованого розміру. Цей системний сегмент даних відкачують разом із процессом.

Він має такі дані про активному процесі, як стан регістрів, дескрипторов (описатели відкритих файлів), дані для розрахунків над використанням ЕОМ, область робочих даних, стік для системної фази виконання процесу. Процес якому належить сегмент системних даних безпосередньо адресуватися не может.

Таблиця процесу — коли процес не активний, у ній зберігається інформацію про процесі. Вона має: —ім'я процесу -розташування його сегментов.

-інформацію для планувальника. Таблиця процесу існує в час усього життя процесу. Адресується вона з ядра ситемы.

Створення процесів. Нові процеси створюються з допомогою системного примітиву (розгалуження). Виклик цього примітиву призводить до того, що поточний процес розщеплюється на 2 незалежних, паралельні процеси, званих батьківським і дочірнім. Ці дві процесу мають загальної первинної пам’яті, але спільно можуть использоватьвсе відкриті файлы.

Примітив EXEC дає можливість процесу виконувати файл. Він веде до заміни поточного програмного сегмента і поточного сегмента даних налаштувалася на нові відповідні сегменти, к-ые задаються в файлі. Колишні сегменти, якщо їх зарезервувати, губляться (за умовчанням). Цей процес відбувається виконується процесом програми, але з самим процессом.

Синхронізація процесів здійснюється за допомогою механізму событий.

Усі очікують подій, таблиці процесів асоціюються із подіями. Події є адресу елемента таблиці свого батьківського процесу. Першої-ліпшої хвилини часу усі процеси, окрім однієї стоять на примітиві - очікуванні подій у ядре.

Планування процесу. Процес може виконуватися у одному з двох подій — користувальному чи системному. У користувальному стані процес виконує програму користувача і має доступом до користувальницькому сегменту даних. Главня мета планування процесів в.

Ю — забезпечення швидкої реакції для інтерактивних пользователей.

Планування процесів проводиться відповідно до пріоритетами процесів. Вищий пріоритет у процесів, к-ые обробляють події та очікування. Следущие по старшинству — пов’язані з роботою дисків. Події, пов’язані з терміналами, часом діб, користувальницькими процесами отримують нижчий пріоритети. Користувальницьким процесам приписують пріоритети залежно від кол-ва одержуваного ними процесорного часу. Процеси з великим часом мають нижчі приоритеты.

Процеси вталкивания і виштовхування. Процеси можуть выталкиваться.

(викачуватися) у вторинну пам’ять і вталкиваться (подкачиваться). Як у первинної, і у вторинної пам’яті виділяється стратегія вільного простору, має під назвою (якщо процесу потрібно додаткова пам’ять він її затребувана безпосередньо в ядра). Йому виділяється нова, велика секція пам’яті, щоб вмістити процес і вміст старій пам’яті копіюється на нову область пам’яті разом із процесом, а стара область звільняється. Завершення процесів може статися аварійно (навмисно) з допомогою примітиву EXEC (вихід) чи ненавмисно, як наслідок заборонених дій (для О.С. сигнали чи пастки запропоновані користувачем). Пастки, пов’язані з помилками до програми, тобто. звертатися до некоректним адресами пам’яті чи спроба виконати програму з неіснуючим кодом операції. Для зняття процесу у Ю використовуються директиви: interrubt — процедура переривання, quit — увольнение.

Файлова система UNIX. Файл — це безліч символів з довільним доступом, її розмір — число які у ньому символів, на фізичному рівні до 1 000 000 000 символів. У файлі містяться довільні дані і немає інший структури, крім накладеної пользователем.

Диск розбивається на виборах 4 блоку: 1. Неиспользуемый блок. 2.Управляющий.

(суперблок) — містить розмір диска та інших. областей. 3. i-список, що з описи файлів, зв. i-узлами. 4. Область для зберігання вмісту файла.

Кожен i-узел містить: —ідентифікацію власника -ідентифікацію групи власника -біти захисту -фізичні адреси на диску чи стрічці, де знаходиться вміст файлів -час створення файлів -розмір файла -час останнього його -число зв’язків (посилань на файл) -индикация.

(чи є файл директорією, звичайним файлом чи спеціальним файлом).

За i-списком йдуть блоки пам’яті, призначені для зберігання вмісту файлів. Простір на диску, що залишилося вільний від файлів утворює пов’язаний список вільних блоків. Т.а. файлова система.

UNIX є структуру даних, розміщених на диску і що містить управляючий суперблок, у якому визначено вся файлова система загалом, масив i-узлов, у яких визначено файли в файловою системі, самі файли, сукупність вільних блоків. Виділення простору здійснюється блоками фіксованого розміру. Таблица.

Кожен файл однозначно ідентифікується старшим номером устрою, молодшим номером устрою i-ым номером (індексом i-го вузла даного файла в масиві i-узлов). Коли викликається драйвер устрою, але старшому номера індексується масив вхідних точок в драйвери. По молодшому номера драйвер вибирає один схожий пристрій із групи ідентичних фізичних пристроїв. Файл директорії, у якому перераховані імена файлів дозволяє визначити відповідність між іменами та самими файлами.

Директорія утворює деревоподібну структуру, за кожен фізичний звичайний файл, чи файл устрою можуть існувати посилання (потенційні заслання різних вузлах цієї структуры).

У непривелегированных програмах запис в директорії не разрешена, но за наявності паролей-приоритетов є підстави прочитані. Додаткових перетинів поміж директориями немає. Більшість системних директорій UNIX йдуть на власних потреб. Одне з них — кореневої директорій, що є базою для всієї структури директорій і бо його відправною точкою можна знайти розміщення всіх файлів. Файл який є директорією можна зустрічати в различеых директоріях, іноді під різними іменами — це явище називається зв’язуванням. Елемент директорії, належить до одному файлу називається зв’язком. Такі зв’язку в UNIXе мають рівний приоритет.

Поняття оболонка. Оболонка в Ю — це механізм взаємодії між користувачем і банківською системою. Тобто. це інтерпретатор команд, який зчитує, які набираються користувачем команди, і запускає виконання запитаних системних функцій. На відміну від ядра оболонка не розташовується резидентно в основний пам’яті, а підкачується туди за необхідності, тобто. вона є прикладної програмою і тому користувачі можуть писати свою індивідуальну оболонку на свої прикладних програм (сценарий).

Транспортери і фільтри. Транспортер — це відкритий файл, котрий поєднує процеси. Інформація записується в транспортер з одного боку, файл можна зчитувати іншою. Схемка. Синхронізація, диспетчеризація і буферизация забезпечуються UNIXом автоматично. Скориставшись транспортерами між парами процесів то можна організувати конвеєр, зв’язавши процеси друг з одним в лінію. Оболонка забезпечує конвеєри лінійної структурою. Процеси може бути взаємозв'язані й більш сложно.

Фільтр в сист. Ю — це програму з одним вхідним і одного вихідним потоками. У цьому сенсі Ю залишає велика кількість фільтрів. (наприклад: мовні процесори в Ю не виводять лістингу, їх висновок іде фільтрові, який друкує всі необхідні листинги на єдиній уніфікованому формате.

Многозадачность (мультипрограммирование). Користувач може поставити многозадачность, сопровадив команду знаком &. І тут оболонка не очікує завершення виконуваної команди. Вона дає запрошення введення нової команди, продовжуючи виконувати попередню команду в фоновому режиме.

Знову що задається команда то, можливо файлом, що містить інші команди, цим користувач, працював у інтерактивному режимі може запустити ролі фону послідовність пакетних работ.

Windows.

MS в 1985 р. розробив першу версію Windows. Починаючи від 1990;го р. поповнилася кількома новими модифікацій. Забезпечується можливість одночасного виконання кількох програм, тож переключення з одного на другую.

Обмін даними Windows: 1) Буферна передача даних; 2) Динамічний обмін даними; 3) Механізм зв’язку й впровадження об'єктів (OLE-технологии);

4) Проектування програмних продуктів і систем (CASE-технологии).

Можливості для разработчиков.

Основна ідея оболонки Windows — природність подання, які мають представлятися у тому формі, що забезпечує найефективніший засвоєння цієї інформації человеком.

Windows — замкнута робоча Середовище. (операції Windows можуть закінчуватися не маючи виходу з її. Це ОС графічного типу, де юзеру непотрібно вводити директиви як текстових рядків. Усі операції підтримуються мишею. Забезпечується незалежний запуск і виконання кількох програм. Дуже добра інтеграція (встраиваемость программ).

Windows — мультиагентная Среда.

Режими роботи: 1) Стандартний; 2) Розширений. Реалізовуються паралельні процеси з автоматичним поділом у часі; 3) Праця у режимі MS-DOS; 4) Режим віртуальної памяти.

Концепція RISC-архитектуры і транскьюторы.

RISC-машины мають скороченим набором команд. Ідея RISCархітектури породжена з одного боку розвитком надвеликих інтегральних схем, з другого боку прагненням реалізувати з найменшими аппратными засобами машини з більшими на обчислювальними можливостями. RISC-машины з’явилися торік у початку 1980х годов.

Середньостатистичні дані показали: 80% команд виконуються протягом 20% машинного часу. Виникла ідея розбивки складної команди на елементарні, домігшись зростання производительности.

Архітектура RISC-процессора: 1) Спрощений і фіксований склад команд (однакова довжина і структура); 2) Аппратная реалізація управління замість микропрограммного; 3) Виконання всіх (більшість) команд за 1 такт; 4) Осущ. доступу до пам’яті лише крізь команди завантаження в процесор і запис в запам’ятовуючий устройство.

Переваги: 1) Сокращеееный набір команд дозволяє будувати ефективні компілятори; 2) Інтенсивність виконання великих регістрових стеков зменшує число інтерпретацій пам’яті; 3) Зниження апаратних витрат покращує надійність, технологичность.

Перевага RISC-машин в 2−4 разу продуктивністю (проти простими). Проблема можливість застосування мов високого уровня.

Транспьютер — компонент багатопроцесорних систем. Ця орієнтація визначає значення транспьютора для реалізації в ЕОМ 5го поколения.

Обчислювальна система, що складається з N транспьюторов з швидкодією N операцій на секунду щось втрачає в сумарному быстродействии N*N операцій на секунду. Можна створювати сверхвысокопроизводительные системы.

Перший транспьютер виник 1979 р. (мікропроцесор нових типів з ємної пам’яттю, з простою й швидкодіючим ЦП, і навіть ефективними засобами зв’язку) пов’язані з появою мови високого рівня Аккам (Мет и.

Баррон). Мова дозволив описати систему, що складається з набору транспьюторов як ряд паралельних процесів, що відбувається совмесно і, незалежно друг від друга. В транспьюторе приділяється організації наскрізних обмінів при взаємодії кількох транспьюторов.

Характеристики:

Пам’ять даних — 64 16разрядных килослова.

Пам’ять команд — 4 16разрядных килослова.

Швидкість передачі по шині — 350 Mb в сек.

Швидкість передачі (I/O) — 150 Mb в сек.

Диспетчер завдань є основним ОС транспьюторов. Відстежує ресурси, управляє процесами запуску і зупинки завдань, топологія транспьюторного ядра. Здійснює управління ресурсами системи, управління конфігурацією транспьюторного ядра, веде статистику виконання завдань, тестує, збирає інформацію про отказах.

Загальні ставлення до системі БД.

Сучасні системи інформації мають різні призначення і обсяг цієї інформації стає більше. Основним вимогою є інформації та ефективність обробки. У сіс. БД взаємозалежні дані називаються системой.

(сіс., призначена полегшити працю людини. Окрім звичних форм знань потрібно створення складної моделі реального мира.

! ЯДРОМ ІНФОРМАЦІЙНОЇ СИСТЕМИ Є ХРАНИМЫЕ ДАНІ !

Дані описують конкретну предметну область повинні зберігатися в легко доступному виде.

Накопичувачі даних: магнітні диски, стриммеры, CD, М/О диски і т.д.

Координатором БД виступає ОС. Говорячи про обробку даних розуміють деяку предметну область.

Об'єкт — може бути людина, предмет, подія, місце чи поняття про яку записані дані. Клієнти, банківські рахунки і т.д.

Атрибут (елемент даних) — кожен об'єкт харак-ся поруч атрибутов.

(будинок: габарити, колір, розмір ділянки. Клієнт банку: ФИО, адресу, ідентифікаційний номер).

Значення данных.

Значення даних представляють справжні дані, які у кожному елементі даних. Залежно від цього, як елементи даних описують об'єкт, їх значення може бути кількісними, якісними і описовими. Щодо деякою предметної області можна кількома об'єктами, кожен із яких описується кількома елементами данных.

Дані — прийняті елементами значения.

Примірник, об'єкт — одиничний набір, який приймає елементами даних значений.

Концептуальна модель — відповідна модель об'єктів зі складовими їх елементами даних, і їх взаємозв'язками. Об'єкти пов’язані між собою. Концептуальна модель дає загального уявлення про потоці даних в предметної области.

Ключові елементи даних (ідентифікатори) — елементи даних, якими можна визначити інші елементи данных.

Кандидати в ключові елементи даних — іноді практично однозначно ідентифікувати об'єкт можуть 2 або як елемента данных.

Вибирати ключові елементи даних варто з певної ретельністю, оскільки це сприяє створенню концептуальної моделі данных.

Запис даних — сукупність значень пов’язаних елементів данных.

Значення, що беруть елементи даних утворюють запись.

Переваги універсальних подпрограмм.

Універсальна підпрограма (УП) забезпечує заздалегідь певні методи доступу, звільняючи прикладного програміста від виробничої необхідності кодування, тестування і налагодження специфічних методів. Реалізує узагальнені методи доступу, дозволяючи видаляти, додавати, заміняти, і винних шукати дані. Узагальнені методи доступу поширені в ОС.

Методи доступу чи УП гарантує різну міру незалежності він фізичного зберігання даних, у якому зміна фізичного зберігання можуть відбиватися методів доступу і вимагати внесення змін — у прикладні програми. Замість окремих підпрограм можна застосовувати універсальні методи доступу, тому прикладному програмісту непотрібно писати програми обслуговування файлів данных.

(…).

Недоліки традиційної організації файдов даних: надмірність даних (такий стан даних, яке дублюється багатьма програмами, можуть зберігатися у різних местах.

За відсутності інструмента БД довелося розв’язувати ряд складних завдань, що викликало труднощі недостатніх засобів захисту збережених даних, неадыкватная процедура відновлення, проблеми з веденням довгих записів, проблеми з адаптивностью, високу вартість програмування і супроводження, складність процедур управління і експлуатації ЭВМ.

Обмеження поділу данных.

Це завдання може виникнути при обробці даних із різних файлів. І тут програма управління ресурсами повинна ознайомитися з правильністю виконання даних, і щоб уникнути надмірності даних із різних файлов.

БД.

БД — сукупність пов’язаних даних конкретної предметної області різного призначення. Визначення даних, і відносин з-поміж них відділені від процедурних пропозицій программы.

Різниця між БД і файлом.

БД може мати кілька призначень, відповідних про різноманітні уявленнях про збережених даних. Кілька призначень може мати і файл, але чи відповідає лише уявленню. Кілька уявлень файла (сортування даних. Безліч призначень БД виник із її використання багатьма юзерами.

СУБД.

Для інтеграції файлів в БД і забезпечення різним юзерам різних уявлень від даних необхідна система.

СУБД — Hard & Soft, програмна і процедури щоб забезпечити управління БД.

(СУБД відкриває можливість доступу до інтегрованим даним, які перетинають операційні, функціональні організаційні межі у предметної области.

Недоліки інтеграції данных:

Через інтеграції окремих даних в БД, юзеры втрачають право одноосібного володіння цими даними (зменшується достовірність данных.

Не передбачити підвищення заходів недостовірності даних (проблеми із захистом в БД. (інтеграція в БД зменшує таємність береженої информации.

Вимоги до СУБД: 1) Ефективність виконання різних функцій предметної області; 2) Мінімізація надмірності; 3) Надання для процесу прийняття рішень несуперечливої інформації; 4) Безпека; 5) Відсутність підвищених вимог до персоналу, що з розробкою прикладних програм; 6) Реорганізація БД; 7).

Централізоване управління; 8) Спрощення експлуатації ЭВМ.

БД повинна: 1) Задовольняти актуальним вимогам зовнішніх юзерів, забезпечувати збереження і модифікацію великих обсягів інформації; 2).

Забезпечувати поставлене рівень достовірності береженої інформації та її несуперечність; 3) Забезпечувати доступом до секретним даним лише спец. юзерам; 4) Можливість пошуку інформації з ключу; 5).

Задоволення вимогам продуктивністю обробки запитів; 6).

Можливість реорганізації і при заміні кордонів ПО; 7) Различные види видачі інформації; 8) Простота і зручність звернення до інф.; 9).

Забезпечувати можливість одночасного обслуговування значної частини юзеров.

Адміністратор БД (АБД).

АБД — обличчя, відповідальне у виконанні функції адміністрування БД.

АБД не володар БД, та її хранитель. З ускладненням предметної області ускладнюються процеси формування інф. і рішення (розширення спектра функцій аминистрирования БД. Головний принцип — несуперечність данных.

АБД повинен: координувати всі дії зі збирання інф. Її проектування ведення загалом. До того ж ЗИ.

Незалежність данных.

Прикладному програмісту в організацію доступу до даних треба знать:

1)каков формат; 2) де распологаются; 3) як звернутися до ним.

Використовуючи той чи інший БД не знаючи її внутрішнього уявлення, цим досягається незалежність даних. Виникають модернізації, пов’язані з експортом і імпортом файлів в БД (додавання і усічення БД).

Причини, які породжують необхідність незалежності даних: 1) АБД має провадити зміни змісту, розташування БД; 2) поставщик.

Hard & Soft обробки даних повинен вводити нові технологіії не вимагаючи перепрограмування програм клиента.

Необхідно забезпечити поділ даних представляючи їхнього по-різному обмежено прикладним программистам.

Захист АБД.

Два рівня незалежності даних. Процес проектування БД починається із встановлення концептуальних вимог низки юзерів. Ці вимоги інтегруються як єдине узагальнену уявлення, з яких утворюється концептуальна модель предметної области.

Транслювання концеп. моделі (адаптація) в (сумісну область з выбраннной СУБД.

Логічний модель — версія концеп. моделі, яка може бути гарантована конкретної СУБД. Логич. модель отбражается в фізичну память.

Зовнішні моделі — юзерам виділяються підмножини цієї логич. модели.

Внутрішня модель — физмческая модель, специфицирующая розміщення даних, методи доступу, техніку индексации.

Логич. модель обумовлюється вимогами до СУБД, тому при замене.

СУБД вона також изменяется.

(схема № 1).

Концеп. модель — вимоги окремих юзерів. Логич. модель — версія концеп. моделі, яка може забезпечувати СУБД. Внут. модель — фізична модель, враховує розміщення даних, методи доступу, индексирование.

Словник даних (СД).

СД — централізоване сховище відомостей про об'єкти, складових елементів даних, взаємозв'язками між об'єктами, їх джерелах, значеннях, використань і форматах уявлення. Служить засобом, яка представляє однаковий інф. про ресурсах даних. СД — стандарт БД.

СД включає функції: 1) встановлює зв’язки з іншими юзерами; 2) осущ. ефективне керівництво даними за зміни останніх; 3) зменшує надмірність і суперечливість даних; 4) виявляє міру впливу змін — у елементах даних протягом усього БД; 5) централізоване управління елементами данных.

СД містить інформацію про інших категоріях даних (групи елементів даних, БД і перехресні посилання елементи і групи данных).

Відстежує кожну програму, що у кожен момент використовує якіто данные.

Вимоги до БД з погляду конкретного юзера: 1) має відповідати актуаль. інф. потребам; 2) повинна працювати у часі продуктивності; 3) має відповідати вимогам кінцевих юзерів; 4) повинна легко розширюватися при реорганізації і за розширенні предметної області; 5) повинна легко модифікуватися за зміни Hard.

& Soft Середовища (адаптивність); 6) дані повинні до їх завантаження в БД перевірятися на достовірність; 7) доступом до даним по приоритету.

БД як автоматизована система.

БД як оперативна компонента включає два конструктивних элемента:

1) БД; 2) СУБД.

Процес обробки даних СУБД перестав бути очевидною завданням, бо вбирає у собі многоэтапность і мультизадачность залежно від постановки задачи.

Складові БД:

(схема № 2).

Мовні кошти БД.

(схема № 3).

Мовні кошти призначені: 1) для спілкування юзерів різних класів з БД; 2) служать для описи різноманітних компонентів БД, котрий іноді зовнішніх стосовно банку елементів, що є з ними взаємодії, і навіть звернення до за потрібне частинам БД.

Мови описи даних (ЯОД) класифікують залежно від своєї значения.

Схема — описи складу і логич. організації БД, а відповідний мову — мову описи схем.

Подсхема — опис частини БД, що становить інтерес для певного юзера (різні приложения).

Мова описи збережених даних — середовище зберігання БД й гарантована відповідна відображуваної схеми на згадку про і описана цьому языке.

Крім мовних коштів, виділені на описи БД, у складі деяких БД входять спеціальні мовні кошти на описи зовнішніх к.

БД инф-ных сукупностей (мови описи вхідний інформації, мови описи вихідних повідомлень). Особливе місце у мовами спілкування з БД займають мови спілкування з БД. Залежно від сосбенностей БД мовні кошти, їх синтаксичні і семантичні властивості, способи реалізації, коло осіб, який вони ориентированны можуть змінюватися широтою діапазону (від мов програмування високого рівня до мов, орієнтованих кінцевого юзера «псевдо-языки»). СУБД, потребують написання прикладних програм на універсальних мовами програмування беруть у свій склад мови маніпулювання данными.

(ЯМД), якими програміст користується в організацію передачі між її ж процесом і БД. ЯМД є повним мовою, він спирається на до складу якого мову (базовий мову програмування «вхідний мову»), тобто із різних програм, написаних на процедурних мовами програмування. Для юзерів в БД розроблено спеціальні мови запитів. БД забезпечує різні режими роботи з інформаційної системою. При спілкуванні з БД широко використовується режим діалогу, підтримки якого призначені мови ведення діалогу (постоение сценаріїв, запитів й дуже далее).

Схема взаємодії компонентів БД:

(схема № 4).

Схеми, подсхемы і схеми зберігання проектування й описи на ЯОД відповідно до методичними вказівками, пріоритет (1). Ці описи переносяться на HDD, уводять у систему (2) і перетворюються на об'єкт і завантажувальні уявлення (3), які у відповідної бібліотеці. Після цього готуються і уводять у систему вхідні дані (4) і виробляється завантаження БД (5). Запити БД формуються мовою спілкування з БД (6) і уводять у систему (7). Виходом з БД (8) є вихідних даних у процесі запиту, діагностичні повідомлення на роботу бази (збої, відмови, усунення їх). Архіви — збереження і комплексний аналіз попередніх напрацювань, статистика спілкування з базой.

Архітектура БД з адаптивної моделью.

Модель даних відбиває для юзера інформаційне зміст БД. Записи моделі створюються на даний момент, що вони затребуются прикладної программой.

(читання з БД і т.ін.). СУБД реалізує відображення (пряме чи обратное).

Модель даних (Збережена БД.

Модель уявлення збережених даних — внут. модель БД.

Зовнішня млдель (Концеп. модель (Внут. модель (Фізична модель.

Загальна схема обміни інформацією в БД:

(схема № 5).

Рівні моделей.

У (БД відбивається інф. про опреденной предметної області (частина реального світу, цікава для цього дослідження і відбивана в инф-онной системі). У автоматизованих інф. системах предметні області видаються моделями кількох уровней.

(схема № 6).

Даталогич. модель—модель даних логич. рівня, підтримувана засобами СУБД.

Ця модель престав собою відображення логічних перетинів поміж елементами даних, будується з урахуванням обмежень конкретної СУБД. У БД предпологается інтегроване зберігання даних, тому потрібна відповідна модель предметної области.

Инфологич. модель предметної області — опис предметної області, виконане без орентации на використовувані надалі програми розвитку й технічні средства.

Для прив’язки даталогич. моделі до середовища зберігання використовується фізична модель. Модель кожного з наступних рівнів будується з урахуванням фіксованих характеристик моделей попередніх уровней.

Виділення моделей: 1) розділити складного процесу відображення предметної області БД сталася на кілька простіших відбиття; 2) забезпечити спеціалізацію БД; 3) забезпечити передумови автоматизации.

Глобальні моделі відбивають думку АБД. Локальні моделі — погляди різних юзерів. Концеп. модель забезпечує інтегроване уявлення предметної области.

Роль подсхемы. Наявність подсхем в архітектурі сучасних СУБД має значення. При зверненні до БД юзеру треба знати її логич. структуру, наявність подсхемы захищає дані. Відповідність складу і структури вимогам юзера збільшує незалежність програм від даних, забезпечується можливість застосування різних мов программирования.

Класифікація БД.

БД є складними системами, об'єднавчими різнотипні компоненти і виконують різні функції. Класифікація БД виробляється і з погляду системи загалом, і щодо окремих характеристикам підсистем окремо. По використовуваному мови спілкування юзера з БД розрізняють системи з базовим мовою (відкриті системи) і із мовою (замкнуті системы).

У відкритих системах для звернення до БД використовується мову програмування, розширений операторами ЯМД, що потребує безпосереднього знання мови спілкування з БД. Основною метою цьому етапі (автоматизація процесу написання програм для спілкування з БД.

(автоматичний синтез програм для спілкування з БД). Зв’язки із застосуванням відкритих систем при великому розмаїтті типів запитів ефективний реалізація не регламентованих за змістом запросов.

Системи з базовими мовами вимагає від програміста знання логічного структури тієї частини БД, до якої він має безпосередній доступ.

Замкнені СУБД мають власні самостійні мови спілкування юзерів з БД. Вони дозволяють обходитися без прикладних програмістів забезпечуватиме безпосереднє спілкування з БД як питання — відповідь чи діалоговому режимі. Жорсткої кордони між відкритими й замкнутими системами не (. Нині у зв’язку з широким розвитком робіт з автоматизації проектування инф-ных систем у реалізації тенденції програмування без програмістів все розроблені системи дедалі більше наділяються властивостями замкнутих систем.

Залежно від особеностей моделей підтримуваних БД розрізняють такі системи: системи з структурованими, неструктурированными і лише частково структурованими БД. Системи зі структурованої БД орієнтовані попередню класифікацію об'єктів реального світу встановлення властивостей і зв’язків, які фіксуватися в БД, і навіть на попереднє визначення форматів для зберігання данных.

Структуровані БД називаються також форматированными чи БД з детермінованою схемою. БД з детермінованою схемою вдається уявити, як масові передбачувані події у предметної області. У системах з неструктурованою БД сукупність видів властивостей і деяких видів взаємозв'язків об'єкта коїться з іншими об'єктами визначається під час появи кожного реального об'єкта на полі знання СУБД.

Серед детермінованих систем залежно від типу моделі даних, підтримуваних БД розрізняють: 1) ієрархічні БД; 2) мережні БД; 3) реляционные БД.

Деякі системи поєднують у собі особливості систем різних класів. Наприклад, можливість зв’язування між собою дерев робить структуру, обмеженою мережею тоді як ідеологія обробки даних, і особливості використання мовних коштів зберігають риси, властиві ієрархічним системам. Такі системи ставляться до класу змішаних систем. З іншого боку є системи, дозволяють підтримати одночасно кілька різнотипних моделей — мультимодельные системы.

Моделі неструктурированных даних умовно поділяються: 1) дескрипторные; 2) дескрипторные з граматикою; 3) моделі на семантичних мережах; 4) фреймові модели.

За кількістю підтримуваних СУБД рівнів моделей даних розрізняють: 1) одно-уровневые системи; 2) двух-уровневые системи; 3) трех-уровневые системы.

Тобто концептуальний, зовнішній і внутрішній рівні. Попри широке використання цю концепцію в теоритических дослідженнях, практично СУБД часто об'єднують концептуальний і внутрішній рівні уявлення, іноді може відсутні апарат подсхем як зовнішній рівень. Проте є системи, підтримують більш як 3 рівня уявлення даних: 1) інформаційні (такі СУБД, що дозволяють організувати пошук, видачу потрібних даних із БД підтримуючи їх цілісність, актуальність. Якщо БД здійснюється ще інша обробка одержання інформації, не що зберігається у явному вигляді у БД — операційні системи); 2) операційні системи (властивості операційності можуть бути закладені в СУБД, наприклад, у змозі забезпечити прикладними програмами (модулями) загального чи функціонального назначения).

Класифікація по сфері приминимости.

СУБД діляться: 1) універсальні (такі СУБД настроюється на або ту предметну область з допомогою відповідної БД і прикладних програм); 2) проблемно-ориентированные системы.

Проблемна орієнтація СУБД то, можливо обумовлена різними причинами: 1) особливостями використання мовних коштів; 2) включення до СУБД процедур обробки даних, які враховують предметну область.

Більшість СУБД є універсальними із широкою спектром применения.

По допустимим режимам роботи розрізняють системи з пакетної, місцевої влади й телеобработкой. Спочатку багато СУБД мали можливістю забезпечувати лише пакетного режиму работы.

За характером береженої інформації виділяють БД для економічної, науковотехнічної, соціально-політичної, технологічної та ін. информации.

По способу організації обробки даних розрізняють: 1) локализованные.

(достатньо одного ЕОМ); 2) розподілені БД (БД реалізується на нескольких.

ЭВМ).

Розподілені БД (РБД).

Спочатку РБД ототожнювалася з рапределенной БД по вузлам мережі, проте розподілятися можуть бути інші компоненти БД, тому тут використовується поняття РБД, що у процесі ипользования (її компоненти) слід поділити лише фізично, але з логічному рівні. Логічний інтеграція РБД означає, що все РБД потенційно доступна з (вузла. У системах з РБД крім поняття «схема» вводиться поняття «супер-схема» — опис РБД як логічно цілої інформаційної сукупності. У РБД функції АБД розподілені між адміністратором інтегрованої БД й адміністраторами локальних БД. ПО кожного вузла мережі крім компонентів, які у локальних БД містять 2 додаткових компонента: засоби управління зв’язком, мережну систему управління БД. З допомогою мережного компонента виявляються інформацію про перебування даних у системі, визначається, куди послати запит на обработку.

Переваги й недоліки РБД.

Преимущества:

РБД дозволяє поєднати децентралізовані і централізовані системи, тобто. є можливість розподілу навантаження між різними компонентами системи. РБД має найкращими адаптивними властивостями і меншою увствительностью до виходу з експлуатації окремих компонентов.

Недостатки:

Складність. У РСУБД більше функцій, ніж у звичайній СУБД. Проблеми синхронізації при обробці пошукових і коригувальних запитів. Складне завдання проектування БД як у логічному, і на фізичному уровнях.

У РБД часто з’являються додаткові рівні моделі даних (збільшується час обробки. Складніше стоїть питання з ЗИ.

(схема № 7).

(схема № 8).

Класифікація РБД. Залежно від однорідності компонентів РБД розрізняють однорідні (гомогенні) і різнорідні (гетерогенні) найчастіше ця класифікація виробляється щодо використовуваних ЕОМ и.

СУБД. Гомогенні системи є як простими і з погляду проектування й експлуатації, гетерогенні складніші і гнучкі. По распределяемым ресурсів розрізняють: системи з розподіленими БД і розподіленими СУБД. Системи РБД може бути і з розподіленими, і із єдиними СУБД. Системи з расп-ми СУБД обов’язково є системами з РБД. Поруч із очевидними достоїнствами розподілені системи з централизованой БД мають значення і недоліки. Висока вартість передачі, низька надійність, велике час реакції системи. У многомашинном комплексі технічних засобів можуть ефективно распределятсяся окремі ф-ии системи обробки даних. Так ф-я із управління даними можуть бути окремої ЕОМ, такі називаються внутрикомплексные розподілені системи з спеціалізованими ЕОМ. Машини виконують ф-ии управління БД називають процесорами БД чи файловими процесорами. Їх роль зазвичай несуть універсальні ЕОМ. ЕОМ що використовуються виконання решти фынкций з обробки даних крім управління БД називаються головними машинами. З іншого боку аналогічне розподіл функцій може бути здійснене у межах 1-ї ЕОМ такі машини називаються би—функциональными. Застосування таких машин отл їхню відмінність від стандартного застосування БД за способом організації процесу внутримашинной обробки даних. БД в системах з РБД можуть: рівноправними і неравноправными.

Сеществует багато способів розподілу даних із вузлам мережі, крайнім є повністю надлишкові мережі, у яких инфа дублюється у кожному вузлі мережі. Розподілені системи — це системи у яких ні яка инфа зберігається лише у 1-му вузлі. По способу адресації запиту системи з розподіленими БД діляться на безадрессные і з явною адресацією. У без адрессных системах використовують різні способи визначення місце перебування потрібних даних, саме зберігання довідників в каждо вузлі, і навіть послідовний опитування вузлів. Відповідно до топологією виділяють: мережні, ієрархічні, зіркоподібні. Розрізняють фіз і логічна топологія. Фізична топологія визначає действ-й шлях проходження запиту в сети.

Логічний топологія визначає зв’язку БД з користувачем без деталей їх фізичної реалізації. (((СХЕМА (((.

МОДЕЛІ ДАНИХ. Инфологический підхід проектування БД.

БД преставляет деяку цільову модель предметної області. Під час проектування будь-який БД проектувальник мусить уміти виокремити і змалювати тих чинників що чітко окреслюють межі предметної области.

Наступним етапом є відображення раніше описаных чинників у структурі БД. Предметна область БД вважається певної якщо извесны що існують у ній об'єкти їх властивості й стосунку. Предпологается що ПО БД (((в певний час може бути описаний савокупностью пропозицій деякого мови визначального все все істинні в останній момент часу t факти. БД є опис стану предметної області на формализованом мові. Проектування будь-який БД починається з попереднім структуризації предметної области.

йде класифікація об'єктів предметної області, встановлювали їхні взаємозв'язок харчування та т.д. Відповідно до инфологическому підходу при проектировании.

БД необхідно розрізняти слід явища реального світуинфу про ці явищах, уявлення цієї инфы у вигляді данных. Объектные системи мають такі сост-я: об'єкт, св-ва, зв’язок, час. Ці состоляющие основні станами об'єктної системы.

Об'єкт в инфологической підході те про що інформаційної системі повинна накапливатся инфа. Вибір об'єкта відбувається у відповідність до цільовим призначенням інформаційних систем. Самі об'єкти можуть рассматриватся як атамарные, або як складові. Один і хоча б об'єкт, але у різних додатках може рассматриватся як атамарный чи складовою. До кожного об'єкта мусить бути зроблена декомпозиція із окремих компонентів. Кожна зв’язок між об'єктами за кількістю входять до неї об'єктів характеризується ступенем n, об'єкти мають певне стан як і окремі моменти часу, і у перебігу тимчасових інтервалів. Концепції часу дозволяють будувати динамічні модели (модели реального часу) у яких відбиваються залежність від часу состовляющие об'єкти системи. Основні состовляющие об'єкти системи. може бути скомбинированые в базисні структури звані эл-е ситуації. Для конкретної предметної області (визначення типу объектов) эл-я ситуація, існуюча в певний час наз-ся елементарними фактами. Об'єкти групируются в типи об'єктів, групи об'єктів, св-ва формують атрибути, эл-е ситуації групируются в типи елx ситуацій. Інформаційна сфера представляється поняттями з допомогою яких можна формально описати і проаналізувати про об'єктної системе.

Основні поняттяДані: кожному за визначається предметна мета, ті вказується до чого належить, саме об'єкта, об'єктної групі, зв’язку, вр-ни, ситуацій. Одні говорили і самі відомості можуть належить лише до й тією самою состовляющй об'єктної сист і навпаки. Определеные однозн-е відомості наз-т універсальним ім'ям. Дані які мають універсальної однозначності наз-ся локальним ім'ям. Структура эл-го повідомлення соотв-т структурі эл-й ситуації, x -свед об'єкт, у -свед про зв’язках, zсвед про времению. Ця трійка містить повну инфу об'єкт. Коли б одне з цих складових відсутня вийде не повне эл-е повідомлення. Повне эл-е повідомлення висловлюють эл-е ситуації об'єкт системи та виступає як ел інформаційних единиц.

Щоб відобразити об'єкт сист в інформацію сферу необхідно опред які об'єкти важливі для даного застосування, які св-ва повинен мати, які зв’язку існують між об'єктами, які імена можна присвоювати окремим сост-м об'єктної системи. Выполненая специфікація і становить инфологическую модель объект-й сист у якій цілком відображені св-ва. Крім инфологического підходу існує інших підходів проектування інформаційних моделей що грунтуються на разл-х эл-х базисних конструкція. Основні разл-я підходів состят в рівні абстрагир-я і виборі сост базисних конструкций.

Модель сутність зв’язок. Ця модель не формальної моделлю предметної області й використовується на етапі инфологического проектування БД. Вона дозволяє моделювати об'єкти предметної області у яких застосовується БД. Простота моделі застосування природної мови, легкість її розуміння дозволяє вживати її як інструмент для збирання инфы про предметної області. Основне призначення моделі сутність зв’язок — це семантична опис предметної області й надання инфы для обгрунтування вибору видів моделей і структур даних. Основними компонентами моделей є: сутність, атрибут і зв’язок. Складові час у складі констукционных елементів вочевидь відсутня. Сутність. Збірне поняття, деяка абстракція справді наявного об'єкта, процесу явища, про який слід зберігати инфу у системі. Як сутностей в моделях предметної області не можуть розглядатися матеріальні об'єкти реальної буденної дійсності (підприємства, вироби, співробітники й т.д., і навіть не матеріальні: опис книжок, статей і т.д.).

Атрибутпойменована характеристика сутності. Атрибут приймає значення з деякого безлічі значень. У моделі атрибут виступає як засіб, з допомогою якого моделюється властивості сущностей.

Сутність книга: назва, ФИО автора, рік видання. Щоб поставити атрибут в моделі необхідно привласнити йому найменування, привести значеннєве опис об'єкта, визначається безліч допустимих значень, вказується роль чого він використовується. Основна роль атрибута.

— опис властивості сущностей.

Зв’язок. У моделі, зв’язок виступає як засіб з допомогою якого видаються відносини між сутностями в предметної области.

При аналізі перетинів поміж сутностями могли трапитися бінарні связи (связи між 2-мя сутностями) тернарные (зв'язок між 3-мя сутностями) і нарные зв’язку. Наиболле часто використовуються бінарні связи.

Для визначення характеру взаємозв'язку між парами пов’язаних елементів використовуються відображення і асоціації. Асоціація — одностороння связь.

Відображеннясавокупность ассоциаций (прямой і инверсной ті це 2-х стороння связь).

Бінарні связи.

Відображення 1:1 Це відображення представляє такий тип зв’язок між елементами й у. Коли кожна примірник елемента, а відповідає примірнику у і наоборот. СХЕМА1. Один до багатьох (1:М). Під цим ставленням мається на увазі такий тип зв’язок між елементами й у коли одному примірнику елемента, а відповідає 0,1 чи кілька тисяч примірників елемента у. Проте кожного примірника елемента у відповідає лише одне примірник елемента а. СХЕМА2. Відображення багато одного (М:1).

СХЕМА3. Багато до багатьох (М:М) З допомогою відображення багато до багатьох визначаються такий тип зв’язку у яких кожного примірника і може відповідати 0,1 чи кілька екземплярів елемента у і наоборот.

СХЕМА4. Асоціація типу 1(простая). Асоціація цього визначає односпрямовану зв’язок від елемента, а до елементу в коли він одному до того ж примірнику, а відповідає і той ж примірник елемента в.

У цьому зворотний не визначено. СХЕМА5. Асоціація типу М.

(складна). Визначає односпрямовану зв’язок від елемента, а до елементу в у якому одному й тому примірнику, а відповідає 0,1 чи кілька тисяч примірників елемента у, у своїй зворотний не определена.

СХЕМА6. Структура даних. Структурування даних виходить з використанні концепції агригации і узагальнення. Наприклад: в файловою структурах що реалізують модель («плаский фаил»). Поняття базису передбачає 4-х типів логічних структур даних. Поле (поименованая одиниця даних), запис (поименованая савокупность полів), фаил.

(поименованая савокупность примірників записів одного типу), набір файлів (поименованая савокупность фаилов), елемент данихнайменша поименованая одиниця даних. до котрої я СУБД може безпосередньо адресоватся. СХЕМА. Агрегат данихпоименнованая савокупность елементів даних всередині записи що можна розглядати, як єдине ціле. Агрегат даних може бути як простим і складовим. СХЕМА.

Запись-поименованая савокупность елементів даних чи елементів даних, і агрегатів. Запис — це агрегат не входить до складу жодного іншого агрегату. Набірпоименованая савокупность записів їхнім виокремленням 2-х уровневую ієрархічну структуру. Групове ставленнявикористовується для завдання перетинів поміж групами у БД (1:1,1:М, М:1, М: М).

Операції над даними містять у собі селекцію даних, тобто. виділення із усієї сукупності саме тих даних, з яких має бути виконане необхідна операція. Селекція виконується будьяким зі способів з урахуванням логічного позиції даного, значення даного (абсолютного), зв’язок між даними. При селекції за значенням даних, критерій селекції може визначати прості чи булевые умови відбору. Прості умови мають вигляд: (Оператор умови:, =, …). За підсумками простих умов можна побудувати складніші булевые умови (і, чи, не, …). (Наприклад: Освіта = Высшее.

AND стаж > 1года).

Види операцій із характеру дії: —ідентифікація даного і перебування їх у позиції БД —(читання) вибірка даного з БД — включення (запис) даного в БД —видалення даного з БД (чи групи даних) —(зміна) модифікація даних в БД.

Процедури БД. Це последовательнсть операцій, дозволяють реалізовувати певні алгоритми обробки даних. Особливість будь-який процедури БД — неподільність її дій (подібно макрооперации). Прцедуры.

БД — потужні й гнучкі кошти, дозволяють істотно розширювати властивості моделі данных.

Моделювання знань і передачею даних. Це питання предметної області у теорії автоматизованих БД. Види моделей: —модель предметної області —модель даних —модель БД —модель Бази Знань. Кожна модель зберігає знання про моделируемом фрагменті предметної области.

(інформаційна функція моделі). Зміст знань є семантичної стороной.

Смантика моделі - те, що відпо-відає значеннєве змістовне подібність моделі з оригиналом.

Синтаксис моделі - сукупність формальних засобів вираження моделі до подання її структури. Основні синтаксичні элементы.

— це знаки, у тому числі шляхом просторового розташування будуються графи як синтаксичне уявлення моделі, тобто. теоретичне уявлення об'єкт, що припускає використання наявної апріорній інформацією ролі теоретичних знань, нагромаджених науково-технічної документації й у пам’яті фахівців. Для таких моделей істотні математичний і інструментальний аспекты.

У математичному аспекті модель даних є результат процесу моделювання, як об'єкт виступають моделі: предметна область, БД і знания.

У інструментальному аспекті модель розглядається не як наслідок моделювання, бо як засіб (інструмент) конструювання цього результату, тобто. модель, реалізована на ЕОМ стає інструментальним засобом моделирования.

Модель предметної області БД підрозділяється на: —концептуальную.

(инфологическую) —даталогическую. Инфологическая модель орієнтована до користувача, даталогическая у у певній обчислювальної среде.

Проектування БД.

Етапи: Схема. 1.Проектирование. 2.Материализация.

3.Конвертирование. 4.Интеграция. 5.Эксплуатация. 6. Развитие, вдосконалення мережі та сопровождение.

1.Проектирование БД. Структура БД є моделлю предметної області, вона повинна переважно точно бути і задовольняти її требованиям.

Тому необхідно, щоб проектування підтримувалося усіма функціональними підрозділами підприємства, зобов’язаних описати і побачити елементи даних із погляду управляючого і пользователя.

Аналізуючи цей етап АБД повинен усунути всі протиріччя, та двозначності в визначеннях. Фактично проектування зводиться до опису області проектованої в термінах її найважливіших об'єктів й наявність внутрішніх зв’язків. Аналізуючи цей етап особливу роль грає словник даних. Проект БД може бути легко расширяемым (модифицируемым) і програмно модернизируемым.

2.Материализация БД. Складніше. Після визначення фізичної структури, задовольняє експлуатаційним вимогам (паспорт БД).

Опис структури фізичної БД необхідно передати СУДБ. Частіше, такі описи заносять у бібліотеку описи БД, куди в разі потреби можуть заноситися і логічні уявлення (взаємозв'язку) (зовнішні моделі). До завантаження середовища БД бажано реалізувати її експериментальний прототип, чи побудувати її модель. За підсумками прототипу можна отримати роботу прийнятну оцінку експлуатаційних характеристик БД, зокрема заздалегідь спрогнозувати збільшення збільшення обсягу БД і кількості її функций.

Застосування повної БД без попереднього тестування неприпустимо. Зі збільшенням обсягу даних (числа зв’язків) в БД час обробки запитів зростає й може дуже великим (критично) при неправильному поданні структури БД.

Кроки (подуровни) проектування БД: Схема. 1. Идентификация основних об'єктів предметної області + Ідентифікація використовують прикладних програм (утиліт) на впровадження. 2. Определение об'єктів та його взаємозв'язків. 3. Построение власного словника даних (тезаурус). 4. А).

Побудова концептуальної моделі предметної області. Б) Побудова логічного (инфологической) моделі. У) Моделювання — створення реальної моделі. 5. Анализ і оценка.

Фізика внутрішніх процесів у процесі проектування: Схема.

1.Создание кістякових структур для фізичної БД і зовнішніх моделей.

2.Загрузка прототипу БД. 3. Проверка відповідності прототипу експлуатаційним вимогам. 3.1.Утилиты (прикладні программы).

4.Проверка: чи відповідає прототип експлуатаційним вимогам (якщо так, то 5., якщо ні то 4.1.). 4.1.Вернуться на етап 1.Проектирование.

5.Проверка: виконані чи вимоги щодо безпеки, таємності, розмежування доступу (якщо так, то 6., якщо ні, то 5.1.).

5.1.Совершенствовать систему безпеки, таємності і розмежування доступу. 6. Загрузка повної БД. 7. Проверка щодо відповідності експлуатаційним вимогам. 8. Проверка: отримані чи необхідні характеристики БД (якщо ні, то повернутися до 1. Проектированию, якщо так, то можливість перейти до 3.Конвертирование.

3.Конвертирование даних у новостворену БД. БД часто розвиваються з вже існуючої БД обробки даних. Схемка. 9. Проверка: чи всі існуючі набори даних підлягають конвертированию (якщо ні, то 9.1., якщо да, то 10.) 9.1.Выделить які підлягають конвертированию набори даних. 10. Перейти до створення фізичної БД на етапі 2. І включити БД для прикладних пограмм на єдину БД.

4.Интеграция конвертованих даних, і нових прикладних програм до роботи на середовищі новоствореної БД. Цей етап може дуже перетинатися з етапом 3., на цьому етапі забезпечити можливість простої зміни фізичної структури БД, тобто. підтримку розробки прикладних програм, виділені на управління БД.

5.Эксплуатация. Тут, все використовують БД прикладні програми працюють із повною завантаженням, тому тут задіюють структури, що забезпечують таємність, безпека продукції та розмежування доступа.

Необхідно передбачити процедури відновлення даних із контрольної точки (точки повреждения).

6.Сопровождение — останній етап життєвого циклу системи з БД.

Практично у галузі постійно поисходят зміни. Це означає пристосовування до змін. Найчастіше сучасні БД не вимагають великих трудовитрат, це пов’язано з мобільністю, адаптивностью.

БД і т.д.

Склад групи АБД. Експерт із питань експлуатації - експертменеджер, до 2-ух людина (експерт зв’язків із групою эксплуатации).

Експерт з системним питанням (до 4-ёх людина) (експерт програмного забезпечення). Експерт з прикладним програмам (до 4-ёх человек).

(системні аналітики). Експерти з супроводу словника даних — бібліотекарі (2 людини). Експерти з мови запиту (до 2-ух человек).

(підтримують діалогові режими роботи). Ревізор — 1 людина (виявляє вади на роботі створеної системы).

Функції словника даних: —Ревізор системи обробки данных.

-Компілятори і забезпечення бібліотеки програм -АБД -Генератор отчётов -Будь-які прикладні програми -БД -СУБД. Це схема.

Моделі даних у процесі проектирования.

Концептуальна модель (модель предметної области)—выражает організацію упорядкування й обміну уявленнями. Вона залежить від СУБД. Будь-яку концептуальн. модель необхідно відобразити в логічний модель, підтримувану у певній СУБД, а логічний в фізичну, тобто. як із проектуванні звичайних БД.

Огляд моделей данных.

Ієрархічна модель данных.

Деревоподібні ієрархічні структури широко використовують у повсякденної людської діяльності Деревоподібні структуры—всевозможные класифікатори, прискорений пошук інформації, ієрархічні функціональні структури управления.

Ієрархічні моделі даних базуються на використанні графовой і табличній форм уявлення данных.

У графічної діаграмі схема БД: вершина графа—используется для інтерпретації типів сутностей, а дуги — для інтерпретації типів перетинів поміж типами сутностей. При реалізації, вершини видаються таблицями описів примірників сутностей відповідного типа.

Основні внутрішні обмеження ієрархічної моделі даних :

1 всі типи зв’язків мали бути зацікавленими функціональними: 1:1 1: М М: М.

2 структура зв’язків мусить бути деревоподібної (графовой).

3 Процес структурування даних в ієрархічної моделі має особливості: деревоподібна структура чи дерево — це пов’язаний орієнтований граф, який містить циклу. Зазвичай під час роботи з графом виділяють конкретну вершину визначають її як корінь графа, куди на повинен заходити жодна ребро, тобто. дерево стає орієнтованим. Орієнтація визначається від кореня, кореневе дерево як орієнтир графа може визначатися сдедующим чином: є єдина вершина, яка називається коренем, у якому не заходять ребра, тоді як у й інші вершини заходить лише одна ребро, чи ні циклов.

З погляду програмування, граф сприймається як структура, що складається з менших дерев (поддеревьев), як рекурсивна структура. Рекурсивно дерево окреслюється кінцеве безліч Т, що складається з одного, двох чи більше вузлів, таких, що є один спеціально виділений вузол, званий коренем. Інші вузли розбиті на n непересекаемых підмножин Т1… Тn, кожна з якого є деревом.

З визначення дерева слід, що кожен вузол дерева -корінь деякого поддерева, належить повного дереву. Кількість поддеревьев.

— ступінь вузла. вузол називається концевым, коли він має 0 ступінь. Іноді кінцеві вузли називають листям, а ребра гілками. Вузол який є ні кореневим ні концевым, називається вузлом ветвления.

Ієрархічна деревоподібна структура орієнтована від кореня і задовольняє умовам: ієрархія завжди починається з кореневого вузла; першою рівні ієрархії може тільки кореневої вузол; на нижньому рівні перебувають породжені вузли. Кожен породжений вузол, які перебувають на i рівні, пов’язаний лише з однією безпосередньо вихідним вузлом, розташованому на i-1 рівні ієрархії; кожен вихідний вузол може мати 1 чи кілька породжених вузлів, які назвалися подібними; доступом до кожному породженому вузлу виконується безпосередньо через його вихідний вузол; існує єдиний ієрархічний шлях доступу до вузлу починаючи з кореня дерева.

Таблица1. Більш як 15-му рівнем вкладеності не пользуются.

Якщо між вузлами немає інших вузлів, тоді це безпосередньо вихідний і породжені узлы.

Графічна діаграма схеми БД для ієрархічних БД називається деревом визначення .

Вершина дерева визначення БД відповідає запровадженим типам груп записів, з допомогою яких виконується інтерпретація типів сутностей. Причому у кореневої вершині дерева визначення відповідає тип кореневої групи, а іншим вершин типи залежних групп.

Дуга дерева відносин відповідає групового відношенню. Дуги зазвичай називають зв’язком вихідної - породженої .

На рівні деревоподібні структури можуть бути різним способом. (приклад: окремі екземпляри структури м/б представлені як екземпляри записи файла).

Багато ієрархічні СУБД (реляционные) можуть підтримувати кілька різних БД, у разі кожна БД на рівні представляється одним файлом, що об'єднує екземпляри записів одного типу зі структурою, відповідної схемою цієї БД.

Прабатько всіх ієрархічних БД є 1 модель СУБД Ака.

Структурними одиницями у цій БД були: полі, сегмент, фізична зв’язок, логічна зв’язок, фізична БД.

Поле—поименованная найменша одиниця даних. Поле приймає символічні і числові значення. Сегмент—поименованная сукупність полів Физическая/логическая связь—понятия групових отношений.

Головним сегментом групового відносини оголошується вихідний, детальний сегмент—порожденная фізична БД—поименованная совокупнсть примірників сегментів і фізичних зв’язків, їхнім виокремленням ієрархічну структуру максимум 15 рівня. Кількість сегментів в ієрархічної БД обмежена числом 255, кількість полів 1000. Таблица2.

Мережевий модель данных.

СМД виходить з графовой формі уявлення даних. Вершина графа використовується для інтерпретації типів сутностей., а дуги — типів связей.

При реалізації моделей у різних СУБД, можна використовувати різні способи подання у пам’яті системи даних, що описують зв’язку м/у сущностями.

Домінуюче впливом геть розвиток СМД відповідно до стандартами.

СУБД справила група Кодасил (стандарт ISO) Модель Кодасил постійно розвивається, паралельно з удосконаленням обчислювальної техніки. Принаймні появи нової версії, з’являється новий стандарт.

Типи структури моделі Кодасил.: елемент даних, агрегат, запис, набір, БД. Таблица3.

Вершин графа відповідають складові одиниці інформації, які називаються записами. Примірники записів утворюють файлы.

Припустимо структура записів у різних системах БД різні (в одних—это лінійна послідовність полів, за іншими структурах можлива ієрархічна структуризація записей).

Майже у всіх СУБД, підтримують мережні моделі, м/у парою типів записів м/б оголошено кілька типів зв’язків. Напрям і характеру зв’язків в мережевих моделях є очевидними, проти ієрархічними моделями. Тому імена та напрями зв’язків мають бути вказані як із графічному зображенні БД, і у її безпосередньому описі мовою обробки даних. У багатьох сучасних СУБД безпроблемно реалізується мережна модель.

М/у кожної парою типів записів підтримується ставлення 1: М.

Структури мережевих БД будуються з урахуванням наступних правил: БД може містити скільки завгодно типів записів і типів наборів; м/у двома типами записів м/б визначено скільки завгодно типів наборів; тип записи м/б це й власником і складовим елементом кількох різних типів наборов.

Основні обмеження мережевий моделі з т/з її, є реалізація трьох типів відносин: 1: м, 1:1, М:1. Впроваджують допоміжний тип записи підтримки відносини М: М і ще дві зв’язку 1: М і М:1. Таблиця 4.

Системи з різнорідними файлами.

У принципі так в мережну структуру може бути вхід ч/з будь-яку її вершину, проте все СУБД підтримують такі мережі. Є низка систем у яких файли несуть різну функціональну нагрузку.

У цих системах файли БД поділяються на 2 типу: основні (головні) і залежні. І кожен файл може у одному з цих качеств.

.

Вхід у систему м/б здійснено лише ч/з головні файли. Різниця м/у фалами обмовляється і вказується як із графічному изображении.

БД, і під час написання на ЯОД .

У мережевих системах з різнорідними файлами існують відмінності усунення зв’язків м/у ними. Як-от: можна з'єднати м/у собою файли різних типов. Табл5.

Обмеження ускладнюють прозорість відображення предметної області у даталогической моделі. З використанням мережевий моделі з різнорідними файлами, доступом до записи головного файла може бути як безпосередньо, і з залежного файла. Доступ до записи залежного файла можлива лише ч/з головний файл.

Системи з урахуванням инвертированных файлов.—они підтримують мережні моделі даних. Особливістю організації даних у тих системах у тому, власне збережені дані й інформація зв’язки логічно робота як фізично від'єднані одне від друга. Основний тип відносин м/у файлами—это М: М Уся управлінська інформація зосереджується в ассоциаторе—файле генераторе.

Реляційна модель данных.

Рмд широко використовується при побудові БД. Вони виступають у ролі даталогических моделей, безпосередньо підтримують конкретную.

СУБД, а й ролі допоміжних проміжних моделей під час проектування БД .

Рмд знаходять активне використання у ролі віртуальних моделей при побудові мультиагентных — мульимодельных систем (internet — технологии).

Інформаційні одиниці в реляційної моделі: домени, атрибути, отношения.

Атрибуты—элементарные інформаційні одиниці. Домен представляє собой.

ПУЛ (складова одиниця) значень у тому числі беруться фактичні значення атрибутів. Ставлення в рмд — двовимірна таблиця, граф якої є найменшим атрибутом, а значення елементів кожного з шпальт даної таблиці вилучають із відповідних доменов.

Т.а. із структурною погляду, рмд є як простими й однорідними ніж мережні і ієрархічні модели.

Відносини в реляційної моделі д/б нормалізовані. Існує 5 нормальних форм. Домени який завжди фіксуються в БД у явному виде.

Характерна риса реляційної моделі: зв’язку м/у відносинами встановлюються не явному вигляді, а динамічно, по рівності значень відповідних атрибутов.

У реляційної моделі кожному об'єкту предметної області відповідає одне чи кілька отношений.

Якщо потрібно вочевидь зафіксувати зв’язок м/у об'єктами, вона теж виявляється у вигляді відносини, у якому ролі атрибутів присутні ідентифікатори взаємозалежних об'єктів. Т.а. і об'єкти предметної області й зв’язку м/у ними позначаються на рмд у вигляді однакових інформаційних конструкцій, значно спрощує модель.

Система називається повністю реляційної, якщо вона: 1 підтримує структурні аспекти реляційної моделі; 2 виконує відповідні їй правила включення, корекції, винятку; 3система має підмовою даних, по меншою мірою настільки ж потужним як алгебра відносин. Система у якій виконуються 1,2 умови, але з виконується 3 називаються полуреляционными.

Розрізняють бінарні рмд і рмд допускають відносини довільних степеней—более известны.

У реляционных системах використовуються мови маніпулювання різних типів: мови засновані на реляційної алгебрі, реляционных численнях, мови, що базуються на концепції отображения.

Можуть широко застосовується процедурні мови, які маніпулюють окремими картежеми отношений.

Нехай існує декартово твір доменів Д1… Дк може бути уявити Д1… Дк=Д1*Д2…Дк, де Д1={a11, a12,…, a1i,…, a1n}…

Дк={ak1,ak2,…, aki,…, akn}.

Вони утворюють безліч кортежів довгі до, які з к-элементов однієї зі кожного домену di, має вид: (d1i, d2i… dkik).

Наприклад: Д1={A, 2} Д2={B, C} Д3={4,5,D}. Завдання: потрібно знайти декартово твір доменів. Д=Д1*Д2*Д3={(A, B,4), (A, B,5), (A, B, D),.

(A, C,4), (A, C,5), (A, C, D), (2,B, 4), (2,B, 5), (2,B, D), (2,C, 4), (2,C, 5),.

(2,C, D)}.

Ставлення R називається підмножиною декартового твори Д1… Дк.

(R->Д1, Д2… Дк) Ставлення R, визначене безлічах Д1… Дк, є певна безліч кортежів арности до, тобто. елементарних відносин є кортежами.

Схема кортежного стосунки доменах. Таблица6.

Нерідко ставлення зручно становити як таблицю, де кожна рядок є кортеж, а кожен стовпець відповідає до того ж компоненту декартового произведения.

Такі таблиці мають такими властивостями: 1 порядок шпальт фіксований 2 порядок рядків байдужий 3 будь-які 2 рядки різняться хоча б елементом 4 рядки — і стовпчики таблиці можуть оброблятися у будь-якій послідовності .

Список імен атрибутів відносин називається схемою отношения.

Якщо ставлення є R та її схема має атрибути А1… Ак, то схема відносини позначається в БД так: R (A1,…, Ak).

Існує аналогія м/у схемою взаємини спікера та? , м/у кортежем і записом, м/у ставленням і файлом.

Однією із можливих реалізацій відносини є файл записи, формат якого відповідає схемі відносини .

Реляционные БД містять кінцеве безліч відносин экземпляров:

R1(A11,A12,…, A1k1), R2(A21,A22,…, A2k2) ,…, Rm (Rm1,Rm2,…Rmk).

Виконання операцій над отношениями.

Для отримання інформації з відносини необхідний мову маніпулювання даними, виконує відповідні операції над отношениями.

Найважливішим в ЯМД є розділ формування запитів. Т.к. запити у випадку є довільні функції над відносинами, вирішити питання необхідної виразності мови запросов.

Для цього розробили 3 абстрактних теоретичних мови: 1 реляційна алгебра ;2 реляционное літочислення зі змінними кортежами; 3 реляционное літочислення зі змінними доменами.

Мови запиту 1-о типу -алгебраїчні мови. Вони дозволяють висловлювати запити засобами спеціалізованих операторів, застосовуваних до отношениям.

Мови 2-о і 3-о типов—это мови обчислення, що дозволяють висловлювати запити шляхом специфікації предиката, якого мають задовольняти необхідні кортежі (домени). Ці мови служать еталоном з метою оцінки існування реальних мовних запросов.

Найпоширенішим мовою запитів є SQL, разработан.

Кодасил 1970 року. Є також ISBL і QBE (структурою схожі на SQL).

Ці мови забезпечують як функції відповідності теоретичного мови чи його комбінацій, а й реалізують деякі додаткові комбінації -операції, саме: арифметичні операції, команди присвоювання і печати.

Реляційна алгебра.

При визначенні реляційної алгебри і його операцій передбачається, що порядок шпальт щодо фіксований, не бажаючи відносини конечны.

Основні операции:

1 об'єднання відносин R=R1uR2. Операція застосовується до взаємин тієї ж арности. Таблиця 7.

2 різницю відносин R=R1-R2 різницею R1-R2 називається безліч кортежів що належать лише R1 і що належать R2 Відносини R1 R2.

R д/б однаковою арности.

3 декартово твір відносин R=R1*R2. Якщо ставлення R1 має арность к1, а ставлення R2 арности к2, то декартовым произведением.

R1*R2 називається безліч кортежів арности к1+к2, причому перші к1.

-елемент утворюють кортежі зі ставлення R1, що к2 -елементів утворені кортежами зі ставлення R2. R1*R2((k1+k2).

4 проекція відносини R1 на компоненти i1, i2,…, ir (R1(i1,…, ir).

Запис: R=п i1, i2, …, ir (R1), де i1… irномери шпальт отношения.

R1. Операція проекції відносини у тому, що зі ставлення R1 вибираються зазначені стовпчики і компоненти у зазначеному порядке.

5 селекція відносини R1 за такою формулою R, R= (f (R1), де F -це форма, яка м/б освічена а) опероидами, є номерами шпальт б) логічними операторами: і, чи, не. в) арифметичними операторами порівняння. У формулі м/б використані дужки .

6 те що відносин R=R1 (R2 =R1-(R1-R2).

Реляционные обчислення з перменными доменами.

У реляционных численнях зі змінними доменами немає змінних кортежів. Натомість існують перемінні на доменах.

У іншому реляционное літочислення зі змінними на доменах будуються як і перемінні на кортежах, з тими самими операторами.

Атомами формул м/б: 1) R (x1…xk), де R к-арная ставлення xi, i=1…k -константа чи змінна на деякому домені. Запис означає: атом R зі ставленням вказує значення тих xi, що є перемінними і який д/б обрані т/о, щоб x1… xk було кортежем відносини R.

2) x (y, у цій записи x і y константи чи перемінні на деякому домені. (- арифметичний оператор порівняння. сенс атома x y у тому, що x і y є значення у яких атом істин. формули в реляционном обчисленні зі змінними на доменах використовують логічні зв’язки і, чи, а й кванторы загальності і существования.

Загальна запис висловлювання зі змінними на домене:{x1…xk| (.

(x1…xn)} (-формула, яка має здатність, що тільки її вільні перемінні на доменах є різними переменными.

Приклад: {x1x2|R1(x1x2)(((y)((R2(x1y)((R2(x2y)} Означає багато тих кортежів в R1, що жодного з їхньої компонентів, перестав бути першим компонентом жодного стосунку R2.

Реляционные обчислення з перменными кортежами.

Вигляд висловлювання: { t/.(. (t)} t належить до .(. (t); t—единственная вільна змінна -кортеж. Позначити кортеж фіксованою довжини, якщо потрібно вказати арность кортежу, то ti—i -арность. Псице деяка формула, яка за спеціальним правилам.

Для позначення змінних кортежів частіше користуються прописними буквами.

Пример:{t (R1(t) U R2(t))} цікавлять все кортежі t принадлежащие.

R1(t) чи R2(t). запис справедлива коли R1(t) і R2(t) мають однакову арность. Ця операція еквівалентна операції U в реляційної алгебре.

Формули в реляционном обчисленні будуються з атомів і сукупності операторів (арифметичних і логических).

Атоми формул бувають 3-х типів: 1) R (t), R — ім'я відносини. Атом означає, що t є кортеж щодо R. 2) S[i] (u[j], де p. s і u є перемінними кортежами, (-арифметичний оператор (>= u[5] 3-й компонент перемінної p. s >= 5-го компонента перемінної u. 3) s[i] (a рівносильне a (s[i], де aконст. приклад: s[3]=70 3-й компонент кортежу p. s дорівнює 70.

При записи формул використовуються поняття вільних і пов’язаних змінних кортежів, це пов’язано з застосуванням у тих формулах кванторів.((і () Кванторы грають таку ж роль, як і декларації у мовами программирования.

Поняття вільних змінних аналогічно поняттю глобальних змінних, описывающихся в поточної процедурі. Поняття пов’язаних змінних аналогічно локальним змінним, описывающимся в поточної процедуре.

Визначення формул, а як і свободныхи пов’язаних входжень змінних кортежей.

1) кожен атом—есть формула, все входження змінних кортежів згаданих у атомі є вільними. 2) якщо (1 і (2—формулы, то справедливо: 1. (1 1((2 є «справжніми, 2. (1U (2 обидві істинними і є формулами. У нинішньому вигляді доповнення у літературі додають (.

(1—тоже є формулою. Примірники змінних кортежів є вільними чи пов’язаними. 3) якщо (- формула, що існує такая.

P.S ((), яка є формулою, тобто. (((P.S (() 4) якщо (-формула, що існує P. S (() теж формула. 5) Формула у разі потреби може полягати у (), порядок старшості: 1-арифметические оператори порівняння; 2-кванторы загальності і існування; 3-логические оператори: не, і, чи ((,(,().

Теорема1: що встановлює еквівалентність безпечних висловів в обчисленні вираженням в реляційної алгебре.

Формулювання: «якщо Є - вираз реляційної алгебри, що існує еквівалентну йому базисне вираження у реляционном обчисленні зі змінними кортежами» Для основних операцій реляційної алгебри можна вказати такі відповідні висловлювання реляционного обчислення на змінних кортежах. 1) R1UR2({t/R1(t)UR2(t)} 2) (R1-R2)({t/R1(t) (,(.

R2(t)} читається: безліч кортежів t, що t належить R1 і належить R2 .

Вислів обчислення зі змінними на доменах еквівалентні заданому вираженню обчислення зі змінними на кортежах.

{t/ ((t)}.

1)если t є кортежем арности до, то вводиться до нових змінних на доменах t1, t1…tk; 2) атоми R (t) замінюються атомами.

R (t1,t2,…, tk): R (t)(R (t1…tk); 3) кожне вільне входження t[i] замінюється на ti; 4) кожному за квантора існування чи загальності вводиться m змінних на доменах, де m -арность u .

[(u],((u)(m (u1…um. у сфері дії цієї квантификации діють заміни R (u)(R (U1…Um); U (i) (Ui; ((U)(((U1)…((Um); ((u)(.

((U1)…((Um) ;5)выполняется побудова висловлювання {t1…tk/ ((t1…tk}.

(-це (у якому здійснена заміна переменных.

Теорема2: кожному за безпечного вырожения реляционного ичисления зі змінними кортежами існує еквівалентну безпечне вираз реляционного обчислення на доменах.

Теорема3: кожному за безпечного висловлювання реляционного обчислення з перменными на доменах існує еквівалентну йому вираз реляційної алгебры.

Додаткові можливості мови маніпулювання даними в реляционных системах.

ЯМД за межі абстрактних мов, т.к. в обробці даних потрібні операції котрі виступають поза можливостей реляційної алгебри .

Це насамперед такі команди: включити дані, модифікувати дані, видалити данные.

Арифметичні висловлювання: 1) арифметичні обчислення і порівняння можуть безпосередньо входитимуть у формули селекції реляційної алгебри висловів чи атоми у висловлюваннях реляционного обчислення 2) команди присваивантя і преси 3) агрегатні функції -це функції застосовувані до столбцам відносин, у виконання яких обчислюється одна-єдина величина .

Т.к. реляционные мови можуть реалізовувати функції які мають аналогів ні з реляционноцй алгебрі, ні з реляционных численнях, то действитеьности ці мови є як ніж повні, деякі функції мов дублируются.

Повним вважається язик у якому реалізуються всі можливості реляционного обчислення зі змінними кортежами, або спеременными на доменах, чи реляційної алгебры.

Обмеження модели.

1) Відносини в БД мають усіма властивостями множин. Основным.

(жорстким) обмеженням є неможливість подання у відношенні кортежів дублікатів. Воно означає, що кожен ставлення має по крайнього заходу хоча б тільки первинний ключ (в у крайньому випадку він з всіх атрибутов).

У реляційної моделі даних ключ визначається кя неизбыточное підмножина атрибутів схеми відносини, сукупність значень яких однозначно ідентифікує кортеж щодо. Ставлення може мати кілька ключів, про можливих ключів. Одна з імовірних ключів вибирається як первинного ключа отношения.

2) При традиційної формі уявлення відносини порядок шпальт фіксований, проте, якщо стовпчики названі і за виконанні операцій над даними пердставленными щодо, звертатися до столбцам з їхньої іменам, це обмеження знімається .

Призначення атрибутів в моделі - можна ставити різноманітні обмеження вочевидь: можна уточняти область значень атрибутів, задаючи тип значень. Для завдання більш загальних обмежень можна використовувати предикати .

ЯОД в реляционных СУБД зазвичай має розвинені кошти на описи явних обмежень цілісності, тобто. не зачіпає стандартов.

Насправді обмеження цілісності: обмеження на залежності м/у атрибутами. Для явного завдання обмежень цілісності м/б використані функціональні і ??? залежності м/у атрибутами.

Функціональні залежності: x, y (R атрибут y відносини r функціонально залежить атрибута x відносини R .

Якщо кожен час кожному значенням атрибута x соостветствует теж значення атрибута y. x (y читається: x залежить від y.

— теорема про функціональної зависимости.

Свойствa з теореми: аксіома 1)—свойство рефлексивности: якщо x (u.

y (u, y (x, що існує функціональна залежність з x (y.

Аксіома 2)—свойство поповнення: якщо x (u, y (u, z (u, задана залежність з x (y, що належить повного безлічі функціональних залежностей даного відносини, то справедлива формула: x (z (y (z. Аксіома 3) —властивість транзитивності: якщо x (u, y (u, z (u і задана залежність x (y, y (z, що існує залежність x (z .

Аксіома 4)—свойство розширення: x (u, y (u: x (y; z (u: x і z (y.

Багатозначні зависимости.

Теорему для багатозначній залежності: многзначная залежність існує, якщо заданих значеннях атрибутів, є безліч що складається з нулів (чи більше взаємних значень атрибутів y).

причому безліч значень атрибутів y не пов’язаний із значеннями атрибутів щодо u-x-y. позначення: x ((y.

Аксіома 1) -доповнення для багатозначній залежності: якщо x прин u.

y прин u, x ((y, то має місце багатозначна залежність x ((u-x-y.

Аксіома 2)—пополнение для багатозначній залежності: якщо x прин u, v прин u, w прин u, y прин u, v прин w, x прин y, то має місце багатозначна зависимость.

W об'єднано k ((v об'єднано y.

Аксіома 3) — транзитивность для багатозначній залежності: якщо x прин u, y прин u, то має місце багатозначна залежність x ((y, y ((x, то має місце x ((z-y .

Т.а. формальна перевірка багатозначній залежності повинна виконуватися на безлічі z всіх можливих примірників кортежів аналізованого отношения.

КЛЮЧІ ОТНОШЕНИЙ.

Формальне визначення ключа.

Якщо R-схема відносини з атрибутами: A1. An, і безліч F функціональних залежностей X-подмножество безлічі атрибутів, то X називають ключем у виконання наступних условий:

1. залежність X-> A1. An належить повного замиканню (F+) (повного безлічі функціональних залежностей), що можна отримати гроші з F з допомогою правил вывода;

2. ні на якого власного підмножини X залежність Y з атрибутовY-> A1. An, Y належить X, не належить повного замыканию.

F+.

Умова (2) порушує питання мінімальності ключа. Цей ключ тільки тоді бути ключем відносин, коли є минимальным.

(max посилань зв’язків у взаєминах). Інакше ключем буде 1 або як елементів з його подмножеств.

ОПР. (про первинних атрибутах).

Атрибут A є первинним тоді й тільки тоді, що він входить до складу будь-якого ключа (первинного чи можливого) щодо R. В іншому разі - атрибут непервичный.

Нормалізація відносин (мається на увазі неизбыточность базы).

Завдання угруповання атрибутів у взаєминах, за умови, що набір можливих відносин заздалегідь не фіксується, допускає багато різноманітних варіантів цих взаємин держави і призводить до проблемі вибору раціонального варіанта з багатьох альтернативних варіантів схеми відносин. Раціональні варіанти угруповання атрибутів щодо повинні відповідати наступним требованиям:

1.выбрать для відносин первинні (і можливі) ключі, що їх минимальными.

2.выбрать склад відносин бази, що має бути минимальным.

(що б мінімальної надмірністю атрибутов).

3.не має бути труднощів і під час операцій включення, видалення і модифікації даних в БД.

4.перестройка набору відносин під час введення нових типів даних, мусить бути минимальной.

5.разброс часу відповіді (час реакції системи) різні запити до БД повинні прагнути бути мінімальним (частки секунд, мкс).

Є певні негаразди практично, пов’язані з виконанням операцій включення, видалення і модифікації даних в БД при неправильному проектуванні БД (Тепер мало виконуватися з допомогою case-технологий.).

Нехай існують реляционные БД з такою схемою і примірником відносини: постачання (індекс, назва постачальника, адресу, товар, цена).

Адреса постачальника практично буде повторюватися кожному за поставленого товару. Такі ситуації називаються аномаліями модифікації в.

БД, пов’язані із будь-яким зміною в БД. Якщо в постачальника змінився адресу, маємо виконуватися зміни даних адрес переважають у всіх картежах, де вона трапилося. Якби було у реальних БД, то іншому разі БД почала б суперечливою, і порушилася б цілісність картини даних БД.

1.Аномалия удаления.

У цьому прикладі виникне під час спроби видалення всіх картежей, де існує постачання від однієї постачальника. І тут у системі втрачається адреса київська і назва постачальника (і з ним може існувати договір і т. д).

2.Аномалия включения.

Виникає у разі, коли з постачальником полягає договір, але поставок від постачальника був, у разі не можна вмикати в БД назва постачальника та її адресу, оскільки не можна цілковито сформувати картеж (немає даних про поставщиках).

Щоб розв’язати проблеми, виконується нормалізація вихідних схем відносини проекту, їх композиція і декомпозиція, та призначення ключів кожному за відносини з певних правил нормализации.

Введено 5 рівнів схем нормалізації отношений.

Піднімаються відповідно до правил вкладеності зі збільшення номеров.

СХЕМА.

Якщо людина перебуває на чотири НФ, те й перебуває у 3 УНФ, 3 НФ, 2 НФ, 1 НФ.

1 НФ.

Схема R перебуває у 1 НФ тоді й тільки тоді, коли всі що входять до неї атрибути є атомарными.

2 НФ.

Якщо X-ключ відносини R, Y належить X, А є непервичным атрибутом відносини R, то кажуть, що відношенні R має місце часткова залежність (неповна функціональна залежність) X->A і Y->A.

Схема відносини R перебуває у 2 НФ, якщо вона один НФ, й у її непервичный атрибут функціонально повно залежить від первинного ключа відносини, який би у 2 НФ. Может мати аномаліями для операції включення, видалення і модифікації БД.

3 НФ.

Схема R перебуває у 3 НФ, а то й існує ключа X для R безлічі, атрибута Y належить R і непервичного атрибута, А з R таких, що виконується таке: X->Y, Y->A, Y-/>X (для R).

Схема R перебуває у 3 НФ, якщо вона у 2 НФ, й у непервичный атрибут нетранзитивно (не безпосередньо) залежить від первинного ключа. Там, коли ставлення має сенс тільки 1 ключ у ньому відсутні багатозначні залежності, 3 НФ звільняється з надмірності і звільняється з аномалій включення, видалення і модифікації БД. Там, як у відношенні відсутня багатозначні залежності, але існує 2 і більше можливих ключа. 3 НФ може мати аномалії операцій. І тут зі зняттям їх розглядається 3 УНФ (НФ Бойса;

Кодда).

4 НФ.

Якщо у плані R присутні багатозначні залежності, то схема відносини повинна перебуває у 4 НФ. Від 3 НФ особливий тим, що є багатозначна залежність з X->->Y {0}, Y-подмножество X, но.

X містить будь-якої ключ відносини R.

5 НФ (Проекционно-соединительная).

Відносини перебувають у в цій формі тоді й тільки тоді, коли кожна залежність сполуки R мається на увазі потенційними ключами відносини R. Декомпозиція схем відносин на цілий ряд подсхем. Нормалізація виконується декомпозицией схем отношений.

Якщо R={A1.An} P={R1.Rk}.

Композиція R1 U R2 U. U Rk={A1.An}.

МЕТОДИ ФІЗИЧНОЇ ОРГАНІЗАЦІЇ ДАННЫХ.

Физичиские структури даних показують як дані позначаються на середовищі зберігання. При відображенні даних із певної логічного структурою, з одного боку повинна збережуться їх симантика, з другого повинна забезпечуватися ефективність обробки даних. На фізичні структури впливає АБД і запам’ятовує устрою, оскільки розміщення даних різними носіях мають свою специфіку. По способу закріплення місця у пам’яті розрізняють позиційні і непозиционные структури. У позиційних структурах місце й ролі елементів заздалегідь однозначно визначено, елемент має ступінь закріплення. Іноді структура БД стає гнучкою, як у ключ вводиться логіка, таких структур стають вычисляемыми чи рандомизированными. У непозиционных структурах елементи жорстко не закріплені, задається логічний порядок прямування даних, спосіб відображення перетинів поміж ними пам’яті, і навіть порядок, за яким визначається наступний елемент. По способу відображення перетинів поміж елементами розрізняють последовательно-смежные, списковые структуры.

У послідовних структурах елементи логічно йдуть друг за іншому, розташовуючись в суміжних ділянках пам’яті. У списковых — зв’язок між елементами даних передаються у вигляді адресних покажчиків. Для відображення перетинів поміж елементами даних використовуються символічні указатели.

Символічна зв’язок — повторення значення поля, яким виробляється зв’язування. Зазвичай зв’язуючий компонент — ідентифікатор даних. Зв’язки між елементами даних відбиваються з допомогою бітових структур. І тут крім файла, що містить відомостей про об'єктах створюються 1 чи кілька бітових структур (бітових векторів чи матриць), що б взаємовідносини елементів основного файла.

Сукупність індексу і індексного масиву є індексної структурой.

У БД зазвичай використовують досить складні багаторівневі логічні структури даних. Скорочення обсягу пам’яті в БД займаються спеціалізовані архиваторы, є утилітами БД. Проектування фізичних і логічних структур даних тісно пов’язані між собой.

Послідовна організація зберігання даних (ПОХД).

ПОХД має такими преимуществами:

1.отсутствие додаткової адресної інформації та щільне розміщення даних в пам’ятною середовищі, що веде до скорочення обсягу памяти.

2.возможность використання будь-яких носіїв информации.

3.сокращение часу обробки за умови, що порядок розміщення на носії збігаються з вимогою гаразд обработки.

4.простота організації даних, і маніпулювання ними, бо триває збільшення обсягу пам’яті і ціни, то значимість 1 і 2 чинника снижается.

Послідовні структури даних мають недостатки:

1.неудобство корректировки.

2.необходимость розгортання нелінійних логічних структури линейные.

3.трудности у забезпеченні адекватного, інтегрованого відображення предметної области.

4.длительность вибіркового поиска.

5.адаптация нових елементів даних послідовну структуру мало виконуватися відповідно до логічному порядку наступного елемента, що зумовлює необхідність фізичного переміщення данных.

Останнім часом у зв’язку з значним поширенням реляційної БД, використання послідовних даних в файлах збільшується. Багато реляционные СУБД передбачають організацію зберігання кожного відносини даних як видимого файла.

Списковая організація зберігання данных.

Полягає в використання адресних покажчиків для зв’язків елементів даних. Розрізняють списковую організацію зі спільним і роздільним зберіганням, з об'єктної, власної, асоціативної, адресної інформацією, односпрямовані і двунаправленные списки. Така класифікація списковых структур традиційна. Взависимости від характеру зв’язування елементів, списковая структура може пов’язувати однотипні елементи даних на єдину структуру — однорідний список. В одному й тому самому безлічі елементів то, можливо поставлено кілька зв’язків, кожна з яких виділяє підмножина елементів, це списки — многосвязные. Якщо інформація до списків одного типу, то інформація називається гомогенной.

Якщо інформація різнорідна, то список називається гетерогенным.

СХЕМА.

Многосвязные списки поширені, оскільки відображення в БД предметної області багато зв’язків. З іншими таких структур прості у реалізації, дозволяють скоротити дублювання даних, зменшити час обробки даних з допомогою виділення підмножин щодо різноманітних запитів та скорочення у слідстві цього числа просматриваемых елементів. Крім зв’язування однотипних використовують у БД разнородные.

(гетерогенні) структури, що з'єднують різнотипні елементи данных.

Під час створення БД можливі різні організації однорідних і гетерогенних структур. У деяких БД кожному з типів елементів може переносити окрема окрема сукупність (файл). Така структура — многофайловая структура.

Списковая організація має преимуществами:

1.возможность природним шляхом передавати складні логічні взаємодії між елементами, при коригуваннях списковых структур додавання і анулирование елементів до списків виробляється без фізичного переміщення елементів шляхом зміни адреси елементів, у своїй пам’ять то, можливо повторно використана знову добавляемым елементом. Нові елементи може бути прив’язані до будь-якого місцеві памяти.

2.позволяют динамічно нарощувати склад БД без істотного зміни наявних її частей.

3.устраняют дублювання даних (надмірність), дозволяють однією й тому самому безлічі елементів забезпечувати їх різну упорядоченность.

4.просто можуть бути організовані у будь-якій прямоадресной памяти.

НЕДОСТАТКИ:

1. Великий витрата пам’яті на указатели.

2. Фізичний розкид даних із носію, що збільшує час обробки данных.

3. Втрата адреси зв’язку в якомусь елементі списку, робить недоступним все життя частина структури, а спотворення адреси призводить до аварійним ситуациям.

4. Списковая структура потребує складному управлінні вільної памяти.

5. Ефект роздрібнення пам’яті призводить до необхідності реорганізації массива.

СИМВОЛІЧНІ ПОКАЖЧИКИ. (СУ).

У будь-якій БД встановлюються СУ, якщо вони автоматично поддерживают.

СУБД.

СУ випливає низка переваг перед адресными:

1. Дозволяють виробляти незалежну реорганізацію пов’язаних массивов.

2. Підвищують семантичну самостійність кожної з пов’язаних совокупностей.

3. Може бути реалізовані у пам’яті будь-якого типа.

НЕДОСТАТКИ:

1. Витрачається більше часу до пошуку і коригування данных.

2. Потрібна більше пам’яті, ніж адресним указателям.

ІНДЕКСНА СТРУКТУРА.

Поняття індексу використовується по-разному.

Мета використання індексу — прискорення пошуку. У складних структурах даних індекси можна використовувати з метою: підвищення стійкості структури, скорочення дублювання, задля забезпечення швидкого доступу різними шляхами одних і тим самим збереженим данным.

Розрізняють структури зі щільною і розцяцькованої индексацией.

При щільною, кожного запису цього файла відповідає елемент индекса.

При.

розцяцькованої елементи індексу відповідають групі записи индексированного файла. При організації БД перевагу щільною индексации.

Характеристика індексних структур — спосіб організації індексного масиву і пов’язані з нею особливості коригування структуры.

При розцяцькованої індексації -индексируемый масив може бути частково упорядкований. Щільна не пред’являє вимог до організації индексируемого масиву. Розподіл пам’яті для розширеного файла — важливо. Виділення спеціальної області у пам’яті, їх пов’язує записом, переплітаючи в ланцюжок, як наслідок — уповільнює процес обробки даних в БД, вимагає її періодичної реорганізації, крім індексації по ключивой записи щільна індексація з кожного полю записи. Така індексація — вторинна інвертована. Вона виробляється як у одному, і по сов-ти полів. Рандомизированный спосіб доступа.

Швидкий непосретственный доступ по ключу до потрібному примірнику записи.

При завантаженні БД і під час її коригування. Сучасні СУБД можуть становити користувачеві кілька утиліт, модулів рандомизации, або віддає вплинув на вибір самому користувачеві. Користувач робитиме це з допомогою вхідного мови середовища ЯОД і ЯМД.

Рандомизированный спосіб зберігання призначений для зберігання файлових структур.

Недоліки прямого доступу до памяти.

1.Записи у пам’яті розрізняють негаразд їх логічного, отже остання обробка даних медленная.

2. Значно сповільнюється час БД, у разі значної частини синонімів в БД усунення цього ефекту — відкрита адресація і метод ланцюжків .

При відкритої адресації місце для синоніма шукається у тій області, у якій размещенны основні записи.

Алгоритм пошуку вільного місця у БД.

Наступний перегляд пам’яті до вільного места.

При використання методу ланцюжків, синонимной записи можуть розташовуватися у тій області, як і основні записи, і навіть розташовуватися у спеціальній області переповнень. Довгі ланцюжка синонімів збільшують часи обробки даних. Більшість сучасних алгоритм рандомизированное кількість синонімів залежить від обсягу пам’яті, виділеної під файл повністю, тому при розподіл пам’яті виділяється обсяг на 10 — 25% більш ніж потрібно за зберігання даних. Перегляд синонімів БД вимагає досить чимало часу, в обробці синонімів застосовуються спеціальні методи щодо організації даних, забезпечує швидку обробку в СУБД ORACLE при доступі записи переповнювання відбувається автоматичним перемиканням з прямого доступу на метод инвертированных списків. Недолік прямого доступу до даних і те, що це доступ забезпечує швидку обробку у тій полю, яким відбувається рандомизация. Основний шлях компенсації цієї вади — використання комбінованих гібридних гетерогенних структур данных.

Проектування структури БД.

Повинно включати певні її складу і структуры.

Проект зовнішнього інформаційного забезпечення, технічний процес пребанковской підготовки, в разі потреби до створення БД, і навіть організованих методичных і інструктивних материалов.

У сучасному літературі проект СБД — визначення структури БД і опис в ЯОД конкретизує СУБД. СУБД підтримує несемантичные структури даних, і мають досить жорсткі обмеження на додаткових структурах. Залежно від змісту що виходить інформація розрізняє два підходу від предметної області й від запроса.

Підхід від предметної області означає опис об'єктів, відображених в инфармационной системі частини реального світу і перетинів поміж ними без відносних потреб користувача. Підхід називається об'єктним чи процессным.

У підході від запиту є основним джерелом інформацією предметної області є потреби користувачів. Такий підхід називається функціональним. Перевага: об'єктивність, системне відображення предметної області, наявність стійкою інформаційної моделі, можливість значної частини додатків, зокрема і заздалегідь незапланированной.

Недолік: труднощі відбору об'єктивну інформацію, підлягає фіксації БД. Функціональний підхід орієнтовано реалізацію поточних запитів користувача, без урахування розвитку системы. При використанні цього підходу виникатимуть труднощі між поглядами різних користувачів. Проте облік запитів дозволяє поліпшити характеристики функціональних БД.

Багаторівневість проектування БД пояснюється різницею між вихідної моделлю предметної області й тієї моделлю, яка то, можливо швидко і ефективно оброблена сучасними програмними средствами. С підвищенням інтелекту число проміжних моделей БД має уменьшаться.

. Є певна зв’язок між ступенем спільності моделі підтримуваної СУБД і кількістю уровневой моделей, які у проектуванні. Залежно від підходу проект БД цей зв’язок слабка чи сильна серед низки методів проектування. Основна ідея залежить від останньому «оточенні» що виходить моделі переходити від моделі до моделі іншого класу. Спостерігається тісний зв’язок між числом рівнів моделей мірою універсальності використання систем проектування БД. Чим нижчий ступінь універсальності систем проектування БД, тим потрібно менше рівнів моделей.

ТАБЛИЦА.

Проектування БД — перехід від вихідного описи моделі предметної області привертає схемою БД. Для завдання моделей вживаються мови високого рівня життя та внутрішні мови СУБД.

Побудова датологической моделі БД.

Глобальна датологическая модель (ДМ) є отрожение загального змісту БД, структуровану на логічному рівні, і орієнтовану на конкретну СУБД. Будь-яка СУБД оперує з припустимими нею типами логічних структур. Усі ДМ різняться найменуваннями використовуваних інформаційних одиниць, правилами композиції структур (вищого рівня з які перебувають структур молодшого рівня) та можливостей перегляду моделі. Будь-яка СУБД накладає кількісне обмеження на логічний структуру БД, але це своєю чергою впливає на проект ДМ. Тож перш ніж розпочати посроению ДМ треба старанно вивчити СУБД, уточнити її обмеження, визначити основні чинники, що впливають вибір логічних структур даних ознайомитися з методиками проектування у певній СУБД.

Якщо даної СУБД є система автоматизації СУБД CASE-ALLE -.

Засіб проектування БД, те з метою оцінки якості проекту й цілеспрямованості на створену структуру БД, бажано сформувати алгоритм проектування призначений у її основу.

Під час проектування ДМ БД використовується графічна (диаграммо — логічна) структура і аналітична (опис на ЯОД схем, подсхем, форм її подання БД).

При ручному проектуванні побудова ДМ починають із графічного побудови структури БД з різними внутрішніми зовнішніми связями.

При автоматизованому проектуванні, навпаки виходить аналітичне уявлення структури, та був у цій уявленню за бажання і вимозі користувача відтворюється графічне представление.

ГРАФІЧНЕ ВИСТАВУ СТРУКТУРЫ БД.

Діаграми логічного структури БД би мало бути наочними, легко читаються, стандартизованими (недопущення неоднозначних толкований).

Вони мають нести повну інформаційну навантаження про логічного структуре.

БД, дозволяти розрізняти всі типи даних, і структур, допустимих цієї системи, забезпечувати взаимооднозначные відповідності між тими сруктурами і описами на ЯОД. Напрям перетинів поміж елементами структур обгрунтовується діаграмах лише у випадках, коли вона однозначно невизначено типом моделі. Усі елементи ДМ, що їх названі під час написання на ЯОД, би мало бути названі при графічному побудові її структуры.

Для реляционных систем БД, графічну интерпритацию її давати немає звичаю. Це викликано тим, що реляційна модель зв’язку вочевидь не задаються, з іншого боку цей викликано тим, що у останнім часом у практичному додатку був таких структур БД, який би проаналізоване з допомогою реляційної структурою БД.

ОСОБЛИВОСТІ ПРОЕКТУВАННЯ БД.

На проектування ДМ крім обмежених СУБД, накладених логічний структуру, великий вплив надають можливості системи з фізичної організації даних. Тож якщо в СУБД з ієрархічної логічного структурою даних допускалися лише фізично послідовні структури зберігання, то, при необхідності вибірки окремих гілок дерева з прискорення доступу до даних було б виділяти такі галузі в окремі деревья.

Алгоритми побудови логічного структури БД для мережевих систем, у яких доступом до даним може бути через будь-яку вершину, і систем, у яких доступи різнорідні (виділяє основні залежні типи даних, і доступ) до записів залежних файлів можлива лише через основні файлы.

Часто логічний і фізичне проектування БД виконується в інтерактивному режиме.

При проектування логічні структури БД треба враховувати загальну семантику ЯОД яка у конкретної системе.

Крім чинників обумовлених особливістю конкретної СУБД необхідно особливо розглядати отображаемую в СУБД предметну область і характеристики самого користувача. Алгоритм проектування логічного структури БД залежить від виду инфологической моделі підходи до проектного використанню СУБД. Понад те, одній й тією самою СУБД можуть бути запропоновані різні алгоритмічні проектування БД.

Проектування структурних БД має особенности:

1.Минимум логічного одиниці: елементу даних, полі, і т. буд. Семантика всім систем однакова і, зазвичай, відповідає або ідентифікованого об'єкту, або властивості процесса.

2. Угруповання елементів у вищих рівнів й визначення перетинів поміж ними виробляється у результаті сукупного аналізу ограниченной.

СУБД, особливості предметної області потреби користувача з урахуванням обмежень на ресурс.

3. Сумісність типів об'єктів підлягають відображенню у БД і сумісність їх властивостей, які фіксуються конкретної об'єкта окремо мали бути зацікавленими наперед визначені, у процесі проектування цьому етапі то, можливо приведено попередня классификация.

4. При проектування логічного структури БД присутні етапи перетворення вихідної инфологической моделі у модель, допустиму для.

СУБД та адекватності отримання ДМ в вихідні модели.

5. До кожного конкретного СУБД може бути поставлене набір правив і прийомів, усунення високих аномальних з погляду системи ситуаций.

Кількість допустимих для заданих вихідних даних зазвичай буває порівняно велике, тому необхідний апарат, оптимизирующий дані, вирішальний структуру даної модели.

6. Відображення зв’язок між елементами лише на рівні ДМ може виконуватися або шляхом спільного розташування взаємозалежних елементів, або шляхом оголошення зв’язків, шляхом введення додаткового зв’язувальної елемента. Остання ситуація підкріплює структуру БД обходячи ті обмеження накладываемые конкретним СУБД.

7. Логічний структура БД може передавати як зв’язок між відповідними сутностями в предметної області, а й зв’язків які з’явились у процесі обробки інформацією БД, що піти може бути на заваді проектування ДМ БД.

Особливість організації розподілених БД (РБД).

Найцікавіший в РБД є проживання даних в вузлах мережі (без дублювання, з частковим й цілком надлишковим). Вартість збережених даних мінімальна для РБД без дублювання. Але якщо враховувати через її витрати за зберігання, а й сумарні видатки передачу і збереження даних, та найбільш прийнятні частково дубльовані РБД і викликані тими обставинами, що необхідно зменшити час відповіді запити, підвищити надійність і захищеність системи. Як повністю, і надлишково системи повинен мати певний механізм, який би рівність всіх копій описи однаковою сущности.

Для таких систем повинна бути вироблена стратегія пошуку, враховує наявність дублів у системі, і навіть стратегія відновлення, визначальна у разі - буде за ким закріплена функція у кожному з дублів, і навіть як враховуються тимчасові затримки із внесенням змін — у копії, як вибирається оптимальний потік информации.

Завдання вибору інформаційної структури може для РБД вирішуватися в різних етапах її життєвого циклу при початковому проектуванні системи, за наявності яка склалася мережі користувачів, при складному складі структури РБД. У першому випадку ставиться глобальне завдання визначення конфігурації сіті й розміщення даних із її узлам.

Найчастіше РБД створюється з урахуванням сформовану мережу, що сильним обмеженням під час вирішення різних прикладних завдань. Час реакції системи сильно гальмує. На розподілені дані про вузлам мережі впливають такі чинники: обсяг, частота і важливе місце виникнення информации.

Характеристика запитів (частота, складність, час виникнення, обмеження доступу, обсяг переданої інформації, типи запитів і т. д).

Характеристика технічних засобів обробітку грунту і передачі, і топологія мережі. Стратегія обробки запитів визначає конфігурацію сети.

Завдання розподілу даних сильно ускладнюється, якщо наважується спільно по розподіленим вузлам сіті й зв’язана прямо з програмою запитів. Складність виникає, коли неоднорідні ЭВМ.

Розподіл даних може бути проведене або у відповідності зі структурою, або у відповідності зі значеннями даних, до чого структура даних переважають у всіх вузлах мережі однакова. Розрізняють значення даних, наприклад, однотипні звітні дані можуть зберігатися в локальних БД, мають эдентичную структуру і распределение.

Таке розподіл то, можливо під час використання однотипних СУБД у різних вузлах РБД. За асиметричного розподілу відповідно до структурою даних в локальні БД розрізняють і з складу, і з структуре. Например, кожна гілка службових підприємств може мати локальні БД відповідного змісту, які можна об'єднують у єдину структуру і утворювати єдину систему. Основні питання під час проектування РБД є, вибір загальної стратегії пошуку миру і розміщення структурної інформацією системе.

Можливі такі варіанти поиска:

1. Користувач взаємодіє зі ближніми БД. Якщо необхідна інформація у ній відсутня, здійснюється опитування інших, до того часу, поки що інформація нічого очікувати знайдено. Цього варіанта відрізняється великими потоками запитів інформації та вимагає велике час на поиск.

2. Користувач взаємодіє зі відповідної БД. Якщо інформації немає, то структурі інформації описує розміщення даних в РБД, знаходить необхідний вузол, у якому розміщені вихідні дані й відбувається звернення до цього вузлу. І тут передбачається зберігання структурної інформацією кожному вузлі. Обсяг структурної інформації можна зменшити, тоді як кожної БД зберігати відомості щодо всіх масивах в РБД, лишень про те, що потенційно можуть звертатися до опонентам прикріплених до цього вузлу. Цього варіанта характеризується більший обсяг інформації, яка дублюється в вузлах мережі, але потоки запитів інформації минимальны.

3. Один із БД виділяється як головна чи керована (у ній міститься вся структурна інформація). Користувач звертається до ближні БД, якщо інформації нема, то інформація йде або у керовану БД, або керований вузол. Після перебування адреси береженої інформації відбувається звернення до відповідної БД.

У порівняні з іншим варіантом обсяг структурної інформації зменшується, але подовжується шлях обробки запитів, підвищується вимога надійності, посилюється роль керованої БД.

Структурна й інша службова інформація міститься у мережному словаре-справочнике. У ньому має бути інформацію про розміщення даних в вузлах мережі, загальна логічна структура БД, стандарт БД У кожному з вузлів міститься інформація характеризує структуру даних, частоту і режим доступу, особливості запиту, місце її виникнення і утиліти користувачів. Залежно від ухваленій у РБД стратегії пошуку розрізняють відповідні їм довідкові структури (місцева локально — розподілена, центральна, розподілено — центральна чи комбинированная).