Введение. Информационные технологии в современной экономике

Введение. Информационные технологии в современной экономике. 2

Глава 1. Принципы алгоритмизации вычислений. 2

1.1. Алгоритм.. 2

1.2. Принципы Фон-Неймана. 3

1.3. Двоичная система счисления. 4

Глава 2. Хронология значимых событий в области информационных технологий. 5

2.1. История компьютерной индустрии. 5

2.2. Классификация вычислительных устройств. 8

2.3. История Интернета. 9

Глава 3. Архитектура компьютера. 10

3.1. Представление данных в памяти компьютера. 10

3.2. Основная схема компьютера. 12

3.3. Центральный процессор. 13

3.4. Оперативная память. 14

3.5. Системная шина. 15

3.6. Монитор и управление изображением. 15

3.7. Устройства ввода информации. 16

3.8. Внешние запоминающие устройства. 17

3.9. Устройства вывода информации. 17

3.10. Некоторые другие устройства. 18

Глава 4. Операционная система компьютера. 19

4.1. Функции операционной системы.. 19

4.2. Загрузка операционной системы. 19

4.3. Программы и подпрограммы.. 20

4.4. Управление выполнением программ и управление памятью.. 20

4.5. Управление прерываниями. 21

4.6. Управление файловой системой. 21

4.7. Управление вводом-выводом.. 22

4.8. Интерфейс операционной системы.. 23

4.9. Мультизадачный и многопользовательский режим.. 23

4.10. Операционная система Windows. 23

Глава 5. Программное обеспечение. 24

5.1. Языки программирования. 24

5.2. Среда программирования. 25

Глава 6. Вычислительные сети и распределенная обработка данных. 26

6.1. Классификация сетей. 26

6.2. Назначение и преимущества сетей. 26

6.3. Основные понятия и сетевая терминология. 27

6.4. Топология локальной сети. 28

6.5. Модель OSI взаимодействия открытых систем. 29

6.6. Методы доступа в ЛВС. 32

6.7. Управление локальной сетью.. 33

Глава 7. Интернет.. 33

7.1. Основные принципы Интернет. 33

7.2. Типы сервисов Интернет. 34

7.3. Адресация в Интернет. 36

7.4. Поиск информации в Интернете. 36

7.7. Интранет - информационное обслуживание на основе Интернет. 37

7.8. Проблемы Интернета. 37

Глава 8. Базы данных. 38

8.1. Теория баз данных. 38

8.2. Модели данных. 39

8.3. Реляционная модель данных. 40

8.4. Составляющие реляционной модели. 40

8.5. Реляционные операции над таблицами. 42

8.6. Манипулирование данными. 45

8.7. Оптимизация схемы данных. 45

Глава 9. Система управления базами данных. 47

9.1. Общие сведения о СУБД.. 47

9.2. Языковые средства СУБД.. 49

9.3. Технология клиент-сервер. 50

9.4. Администрирование базы данных. 50

9.5. Перспективы развития технологий баз данных. 51

Введение. Информационные технологии в современной экономике

Из трех составляющих информационного обслуживания – оборудование, программное обеспечение, организация – одинаково важны все три. Если ставить одну из них на первое место в ущерб другим (а чаще всего недооценивается организация информационного обслуживания), то это неизбежно уменьшит эффективность остальных. Поэтому менеджер должен иметь представление о каждой из этих составляющих. Однако начинать изучение, по нашему мнению, следует с ознакомления с оборудованием, технологией и программным обеспечением.

Вряд ли выпускник вуза, не специализированного на изучении компьютеров, будет непосредственно иметь дело с большим компьютером и тем более c суперкомпьютером. Однако можно гарантировать, что с персональными компьютерами, с локальными сетями и c Интернетом он будет сталкиваться регулярно. Конечно, можно пользоваться всеми этими вещами, не задумываясь над тем, как они устроены. Но практика показывает, что отсутствие хотя бы общего представления о работе компьютера, о функционировании компьютерных сетей, о возможностях систем управления базами данных, о принципах организации Интернета существенно ограничивает профессиональный рост менеджеров, не позволяя им полноценно принимать участие, например, в проектах по оптимизации инфраструктуры предприятия с участием информационных систем.

Данный курс представляет собой введение в экономическую информатику и посвящен изложению общих представлений о компьютерах, другом техническом оборудовании, технологии его использования, а также о различном программном обеспечении. Эти сведения, помимо расширения общего кругозора, должны дать тот необходимый фундамент, который поможет усвоить последующие более сложные вопросы построения информационных систем.

В первой части обсуждаются самые общие принципы автоматизации обработки информации, связанные с ее хранением и преобразованием. Особенностью компьютерной индустрии является то, что интеграция оборудования и программного обеспечения в ней больше, чем в любой другой области. В результате этого особенно велика роль различных соглашений, правил, стандартов, которых все обязаны придерживаться, и организаций, следящих за их выполнением. Знание этих особенностей неотделимо от знания истории их появления и развития.

Глава 1. Принципы алгоритмизации вычислений

Алгоритм

В нашей жизни мы постоянно сталкиваемся с неформальными алгоритмами, даже не задумываясь об этом. Алгоритмами, например, являются правила поведения… Слово «алгоритм» принято связывать с именем средневекового арабского ученого… Вход и выход.Чтобы решать задачу без участия человека, необходимо понятно для машины сформулировать условие задачи…

Принципы Фон-Неймана.

¨ компьютер компонуется из трех основных устройств: запоминающего устройства, арифметико-логического устройства и устройства управления; ¨ запоминающее устройство используется для хранения входной, выходной и… ¨ данные представлены в запоминающем устройстве в форме двоичных чисел;

Двоичная система счисления

Рассмотрим какое-нибудь число, записанное в десятичной системе счисления, например 397. В этом числе 7 единиц, 9 десятков и 3 сотни, т.е. величина… Точно так же конструируется запись числа в двоичной системе счисления. В общем… Как вычислить цифры двоичного представления числа? Для этого сначала посмотрим, как вычисляются цифры десятичного…

Глава 2. Хронология значимых событий в области информационных технологий

История компьютерной индустрии

Все эти устройства принято относить к первому поколению компьютеров. Их главной отличительной особенностью было использование электронных ламп в… Однако первое поколение компьютеров отличалось не только элементной базой. В… Первые качественные усовершенствования происходили в программировании. Довольно быстро разработчики программ поняли,…

Классификация вычислительных устройств.

Компьютеры различают главным образом по количественным характеристикам – объему опера­тивной памяти, объему внешней памяти, быстродействию процессора. По этим характеристикам можно выделить четыре класса: микрокомпьютеры, миникомпьютеры, мейнфреймы и суперкомпьютеры. Такой градацией пользуются уже давно, хотя границы классов постоянно смещаются.

Микрокомпьютером называется, как правило, специализированное вычислительное устройство, встроенное в какое-нибудь техническое оборудование и выполняющее контрольные и управляющие функции. Часто это всего лишь микросхема, подключенная к датчикам. Функциональные программы зашиваются в постоянную память, однако возможно и программирование микрокомпьютера. Примером микрокомпьютеров могут служить кассовые аппараты, бортовые компьютеры автомобилей, компьютеры, управляющие станками.

Миникомпьютером называется универсальная ЭВМ, компактная по размерам и средняя по производительности. К этому классу относятся серверы, рабочие станции и персональные компьютеры. Сейчас миникомпьютеры содержат несколько гигабайт оперативной памяти и несколько сотен гигабайт внешней памяти.

Сервером называется миникомпьютер, приспособленный для хранения больших объемов информации и обслуживания информационных запросов многих пользователей. Особенностью серверов является повышенное быстродействие и большой объем оперативной и внешней памяти (на верхнем пределе класса миникомпьютеров), повышенная надежность за счет использования автономных источников питания, дублирования сохраняемых данных, сохранения резервных копий и т.д.

Рабочей станцией называется компьютер высокой производительности, периферийное оборудование и программные возможности которого ориентированы на выполнение узкой профессиональной деятельности. Примером может служить рабочая станция в конструкторском бюро. Рабочие станции сочетают высокое быстродействие с большим объемом оперативной и внешней памяти, высокопроизводительными каналами передачи данных, высококачественной и быстродействующей графической подсистемой и разнообразными устройствами ввода/вывода.

Персональные компьютеры (ПК) ориентированы на одиночных пользователей – непрофессионалов. Это обязательно дешевые универсальные компьютеры с понятным графическим интерфейсом, со стандартным набором устройств ввода-вывода, с возможностью использования практически любых приложений. ПК очень быстро завоевали хорошие позиции на компьютерном рынке и создали предпосылки для разработки новых программных средств, ориентированных на конечного пользователя.

Мейнфрейм - это синоним понятия "большая универсальная ЭВМ", т.е. мощная вычислительная система общего назначения, обеспечивающая непрерывный круглосуточный режим эксплуатации. Мейнфреймы представляют собой многопроцессорные системы, содержащие один или несколько центральных и периферийных процессоров с общей оперативной памятью, связанных между собой высокоскоростными магистралями передачи данных. При этом основная вычислительная нагрузка ложится на центральный процессор, а периферийные процессоры (в терминологии IBM - селекторные, блок-мультиплексные, мультиплексные каналы и процессоры телеобработки) обеспечивают работу с широкой номенклатурой периферийных устройств. Пользователи мейнфреймов общаются с компьютером с помощью устройств, называемых терминалами. Часто в роли терминалов выступают рабочие станции или персональные компьютеры.

Мейнфреймы составляют альтернативу локальным сетям. Их преимуществом является большая надежность, более высокий уровень безопасности, наличие наработанного программного обеспечения с огромными возможностями. Следует также помнить, что в мире существует огромная инсталлированная база мейнфреймов, на которой работают десятки тысяч прикладных программных систем. Отказаться от годами наработанного программного обеспечения просто неразумно. К недостаткам мейнфреймов можно отнести негибкость в аппратном расширении и программной модернизации. Главным недостатком мейнфреймов остается относительно низкое соотношение «производительность/стоимость».

Суперкомпьютер - это еще более мощная вычислительная система общего назначения, обладающая ресурсами большой локальной сети и быстродействием, несравнимым с быстродействием миникомпьютеров и даже мейнфреймов. Главное качественное отличие суперкомпьютера от мейнфрейма – это наличие большого количества процессоров, предназначенных для выполнения параллельных вычислений. Стоимость суперкомпьютеров намного превышает стоимость обычных систем.

Современный подход к суперкомпьютерам предполагает организацию системы параллельных процессоров в форме кластеров, которые могут подключаться независимо. При таком подходе можно наращивать количество процессоров, оперативную память суперкомпьютера и внешних накопителей, не меняя его начинки. Фактически суперкомпьютер – это объединение большого количества компьютеров, представляющее собой одно целое для единой операционной системы, единого системного программного обеспечения, прикладных программ и пользователей. Быстродействие суперкомпьютера измеряется не количество физически выполняемых одним процессором операций в секунду, а количеством операций, выполняемых в секунду всеми процессорами при выполнении задачи. Очевидно, эта скорость зависит от задачи.

Задачи, связанные с выполнением параллельных вычислений, очень сложны и математически, и технически. Двумя основными проблемами построения вычислительных систем для критически важных приложений являются обеспечение сверхвысокой производительности и сверхнадежности функционирования системы. Они потребовали и новых технологических решений, и разработки новых операционных систем, и разработки новых языков программирования, и решения ряда математических проблем. Особенно важны суперкомпьютеры для сверхсложных научных вычислений в области космических исследований, авиационных технологий, для прогнозирования погоды, а также для обслуживания супербольших баз данных.

История Интернета

В дальнейшем при поддержке ARPA были разработаны правила, или протоколы, пересылки данных между различными компьютерными сетями. Эти протоколы с… В 1983г. сеть ARPANET делится на две ветви: одна для гражданских применений, а… Сильнейший толчок расширению сети стало изобретение всемирной паутины. В ее основе лежит понятие гипертекста.…

Глава 3. Архитектура компьютера

Представление данных в памяти компьютера.

Вся информация в компьютере представляется в двоичном коде. Для чисел это естественно. Для нечисловой информации (например, текста) используется… Количество двоичных разрядов, необходимых для записи символа или точки… Это рассуждение настолько важно для всей идеологии хранения информации в двоичном коде, что в информатике принято…

Основная схема компьютера.

Современные компьютеры конструируются на основе Идеологии Открытых Систем. Согласно этой идеологии отдельные устройства, составляющие компьютер, достаточно независимы друг от друга, могут иметь различную конструкцию и выпускаться различными фирмами. Однако они должны удовлетворять строгим предписаниям, касающимся взаимодействия друг с другом. Эти предписания относятся как к техническим характеристикам устройств (например, величина напряжения на выходных контактах, форма и количество контактов в разъеме), так и содержания сигналов, которыми обмениваются устройства компьютера. Те компоненты устройства, назначением которых является взаимодействие с другими устройствами, называются его интерфейсом, а те правила, которым интерфейс обязан удовлетворять, называются протоколами.

Для устройств одинакового предназначения может существовать несколько протоколов. В этом случае можно объединять в одно целое только те устройства, которые работают по одинаковым техническим и информационным протоколам. Например, очевидно, что в корпус компьютера можно вставить только те детали, которые подходят по креплениям и разъемам. Менее очевидна необходимость соответствия информационных протоколов, относящиеся к характеристикам сигналов, которыми обмениваются устройства между собой. Большинство современных устройств могут работать с несколькими информационными протоколами.

Между собой все устройства компьютера соединяются каналами связи, проводными (шинами) или беспроводными. Почти всегда устройство подключено к шине не непосредственно, а через промежуточное устройство, которое называются контроллером или адаптером. Использование контроллеров и адаптеров вызывается двумя обстоятельствами. Во-первых, характеристики сигналов (сила тока, напряжение, форма сигнала) в разных устройствах разные, и поэтому необходимо преобразование сигнала из одного вида в другой. Во-вторых, контроллер берет на себя некоторые стандартные операции процесса обмена информацией (такие, как опрос готовности устройства или контроль правильности передачи), освобождая от этих функций центральный процессор. Фактически контроллеры и адаптеры имеют свой процессор и представляют собой самостоятельный микрокомпьютер.

Комплекс средств, предназначенных для обеспечения связи конкретного устройства компьютера с другими устройствами, называется интерфейсом устройства. Интерфейс включает в себя и соединительные каналы, и контроллеры (или адаптеры), и алгоритмы, обеспечивающие управление устройством. От характеристик интерфейса зависит быстродействие и надежность устройства. Интерфейс стандартизирован согласно протоколам, описывающим устройства такого функционального предназначения. Стандартизация касается как технических параметров устройства, так и команд управления устройством. Схемы управления обычно помещаются внутри устройства.

Электрический импульс, идущий по цифровым каналам связи компьютера, своей формой кодирует нуль или единицу. Каналы связи делятся на последовательные и параллельные. При последовательной передаче цифровые сигналы передаются по очереди по одной линии связи. По параллельному каналу несколько битов одновременно передаются по отдельным линиям связи.

Всей работой компьютера управляет процессор. Выражается это в том, что все действия всех устройств компьютера выполняются только после получения соответствующих сигналов от устройства управления процессора. Таким образом, вся работа компьютера фактически сводится к информационным потокам и операциям обработки информации в процессоре. Последовательность этих операций задается текущей программой.

Центральный процессор.

Конструктивно процессор состоит из огромного количества электронных микросхем, сосредоточенных в микроскопическом объеме. Возможно, процессор… Процессор соединяется с другими устройствами по проводам, которые называются… Конкретные потоки цифровой информации, передающейся по системным шинам, а также операции, выполняемые АЛУ,…

Оперативная память

От быстродействия ОЗУ, которое измеряется временем процессов перемещения информации из оперативной памяти в процессор и обратно, напрямую зависит… ПЗУ содержит ту начальную программу, которая начинает работать при включении… В персональном компьютере ОЗУ представляет собой интегральную схему, которая присоединяется к разъему на материнской…

Системная шина

Перемещение информации между процессором, оперативной памятью и портами ввода-вывода происходит по шине данных. Для увеличения скорости передачи… По шине адреса в тех случаях, когда нужно задействовать определенную ячейку… Для характеристики компьютера очень важна разрядность шины адреса. Например, у первых персональных компьютеров…

Монитор и управление изображением.

Информация, задающая изображение на экране монитора, хранится в памяти специального вида, которая называется видеопамятью. Логически видеопамять… Следует отметить, что описанный принцип работы реализован в мониторе не…

Устройства ввода информации.

Клавиатура является пока основным устройством ввода информации в персональный компьютер. Клавиатура передает в компьютер сообщение о нажатии на… Интерпретация номера нажатой клавиши осуществляется драйвером клавиатуры… Расположение клавиш на клавиатуре и их номера видоизменялись с течением времени. Стандартным является расположение…

Внешние запоминающие устройства.

В магнитных дисках информация записывается на вращающихся дисках, покрытых магнитным материалом. На записывающей поверхности диска выделены… Накопитель на магнитных дисках (НМД) представляет собой набор дисков,… Время передачи данных, т.е. время, необходимое для физической передачи байтов, зависит от числа передаваемых байтов…

Устройства вывода информации.

Управление работой большинством устройств ввода-вывода компьютера осуществляется при помощи портов ввода-вывода. Конкретному устройству вывода… Принтер является основным средством бумажного вывода. Принтеры бывают… Плоттер – это фактически большой принтер, специально ориентированный на построение чертежей. Он ориентирован на работу…

Некоторые другие устройства.

Математический сопроцессор предназначен для более быстрого (по сравнению с основным процессором) выполнения вычислений с вещественными (то есть не… Контроллер прерываний управляет обслуживанием прерываний. Прерывание – это… Контроллер прямого доступа к памяти (англ. Direct Memory Access – DMA) позволяет осуществлять обмен информации…

Глава 4. Операционная система компьютера

Функции операционной системы

В этом разделе нас интересуют только несетевые функции ОС. Первые операционные системы представляли собой единый интегрированный комплекс служебных… Современные операционные системы обеспечивают: ¨ установку операционной системы на компьютере;

Загрузка операционной системы.

Программа загрузки операционной системы запускает главную управляющую программу операционной системы (ее также называют ядром, диспетчером,… Диспетчер ОС является основной работающей программой компьютера. Все прочие… В операционной системе MS Windows диспетчером является программа с именем win.com.

Программы и подпрограммы

Во-первых, во многих разных задачах встречаются одинаковые или почти одинаковые фрагменты, так что эффективнее запрограммировать их один раз,… В оперативной памяти компьютера одновременно размещается большое количество… Однако не все так просто. Для конкретной работы программы требуется дополнительная информация об адресе программы в…

Управление выполнением программ и управление памятью

Во всех наиболее известных операционных системах используется логическая модель оперативной памяти компьютера, которая называется виртуальной… Физически содержимое виртуальной памяти записано на магнитном диске. Однако в… Процедура обмена страниц виртуальной и реальной памяти, сводящаяся к записи на диск и чтению с диска, называется…

Управление прерываниями

Важным элементом управления процессом вычисления в компьютере являются прерывания. В частности, прерывание является средством обеспечения независимой параллельной работы различных устройств компьютера. С этой целью всегда, когда необходимо выполнить некоторую независимую от выполнения программы операцию (например, ввод с клавиатуры), контроллер устройства посылает (по шине прерывания) прерывание процессору. Прерывание также возникает в случае появления ошибочных вычислений (например, в случае деления на ноль) или в случае сбоев при взаимодействии с устройствами компьютера.

При получении прерывания процессор должен приостановить нормальный ход выполнения текущей программы и произвести обработку прерывания (например, записать в специальный буфер номер нажатой клавиши). Все утилиты обработки прерываний входят в состав ОС. Затем процессор возвращается к выполнению текущей программы (если другое действие не предусмотрено программой обработки прерывания).

Управление файловой системой

Файловая система скрывает от пользователя картину фактического размещения данных во внешней памяти, оставляя ему лишь возможности для самых общих… Типовые операции с файлами включают: ¨ создание, удаление, чтение в оперативную память, перезапись измененных данных с любого внешнего носителя;

Управление вводом-выводом

¨ определить номера портов ввода-вывода, соответствующих устройству; ¨ проверить физическое наличие устройства; ¨ установить, включено или выключено требуемое устройство;

Интерфейс операционной системы

Система MS Windows имеет удобный, естественный, простой и прозрачный графический пользовательский интерфейс, ориентированный на…

Мультизадачный и многопользовательский режим

¨ постановку заданий в очередь на выполнение; ¨ управление поочередным выполнением нескольких программ; ¨ разделение между программами ресурсов процессора, памяти и доступа к внешним устройствам;

Операционная система Windows.

Работа во всех приложениях носит универсальный характер. Реализуется этот принцип за счет того, что манипулирование с элементами окна осуществляется… Приложения, работающие под управлением Windows – графические редакто­ры,… Windows использует стандарт Plug & Play (пере­водится как «включил-и-работай»). Основная его идея заключается в…

Глава 5. Программное обеспечение

Языки программирования

Концепция программирования на языке программирования потребовала специализированной программы – посредника между текстом программы на языке… Сейчас никто не пишет полный текст программы вплоть до отдельных деталей. В… Языки програ­м­мирования делятся на специализированные и универсальные. Специали­зи­рованные языки (например, языки…

Среда программирования

В традиционной схеме отладки программы все этапы выполняются отдельно с помощью различных инструментов (прикладных программ): один инструмент… Среда программирования должна включать: ¨ текстовый редактор для написания и модификации текста программ;

Глава 6. Вычислительные сети и распределенная обработка данных

Классификация сетей.

Компьютерной сетью называется группа компьютеров, объединенных каналами передачи данных и способных обмениваться информацией между собой. Такое объединение позволяет многократно расширить возможности пользователей компьютеров, позволяя им иметь доступ к информации, распределенной в различных географических точках, различных фирмах, в различных компьютерах. Всемирная тенденция к объ­единению компьютеров в сети обусловлена рядом важных объективных причин, таких как глобализация экономики, повышение уровня управления предпринимательскими и государственными структурами, появление новых видов информационных услуг. Пользователи, подключенные к компьютерной сети, получают возможность получать и передавать сообщения по факсу или электронной почте, получать доступ к любой информации из лю­бой точки земного шара, а также пользоваться программным обеспечением различных фирм.

Компьютерные сети подразделяются на локальные, расширенные и глобальные.

¨ Локальные вычислительные сети (ЛВС, англ. LAN – Local Area Network) объединяют компьютеры, расположенные в пределах одной территориальной единицы и функционирующие под единым управлением. Как правило, линии связи локальной сети принадлежат предприятию или учреждению, для которого предназначена сеть.

¨ Расширенные вычислительные сети (англ. WAN – Wide Area Network) состоят их нескольких ЛВС, объединенных по территориальному или ведомственному признаку. К таким сетям относятся сети, обслуживающие крупные корпорации (корпоративные сети), сети, объединяющие университеты, ведомственные сети (например, сеть органов внутренних дел). Линии связи принадлежат корпорации или ведомству или арендуются у специализирующихся на связи компаний.

¨ Глобальные вычислительные сети (англ. GAN – Global Area Network) объединяют компьютеры разных стран и разных континентов, принадлежащих фирмам самого различного профиля или частным лицам.

Назначение и преимущества сетей.

¨ Все управляющие действия на рабочих местах выполняются, как правило, одной программой, по единым правилам и похожими средствами. ¨ Использование сетей позволяет расположить все данные системы на одном… ¨ Работа в сети позволяет пользователям работать с данными независимо друг от друга, то есть работа в сети всегда…

Основные понятия и сетевая терминология

При установлении связи между компьютерами в первую очередь необходимо наличие физического соединения между компьютерами – каналов связи. Каналы связи бывают проводные и беспроводные. Проводной канал – это электрический коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель или обычная телефонная сеть. Беспроводной канал характеризуется частотой электромагнитного излучения, которое служит для передачи сообщений. Беспроводной канал на низкой частоте связывает близко расположенные компьютеры (например, Wi-Fi). Беспроводной канал на средней частоте может связывать локальные сети с наземной станцией. Беспроводной канал на высокой частоте может связывать локальные сети со спутником.

Спутники отличаются высотой орбиты. Наиболее высоко летают геостационарные спутники. Орбита геостационарного спутника лежит в экваториальной плоскости, она круговая, и высота ее (около 35800 км) подобрана таким образом, чтобы время обращения спутника составляло ровно одни сутки. В результате спутник висит над постоянной точкой экватора. Для покрытия всего земного шара достаточно четырех спутников. Они практически не тормозятся атмосферой и могут находиться на орбите десятки лет. В частности, такие спутники используются для спутникового телевидения.

Среднеорбитные спутники летают на высоте 4-20 тыс. км. Они находятся в пределах видимости одной точки земного шара 4-8 часов, поэтому для выполнения своих функций их должно быть много. Например, для GPS используется 24 спутника, которые летают на 6 орбитах (по 4 спутника на орбите), на высоте около 20 тыс. км. Для системы Глонасс предусмотрено 30 спутников на высоте около 19 тыс. км. В этом случае в каждой точке Земли в каждый момент времени будет видно не менее 4 спутников, что необходимо для точного определения координат точки.

Спутники на низких орбитах характеризуются высотой орбиты от 100 до 1500 км. Они предназначены для сотовой связи, для Интернета. На этих высотах летают управляемые аппараты и космические станции. Низкоорбитные спутники к нам ближе, и для того, чтобы связываться с ними, нужна более слабая аппаратура, чем для геостационарных спутников. Они движутся в атмосфере, и из-за этого их век недолог.

При передаче информации происходит физическое преобразование сигнала, так как сетевой кабель или телефонный провод имеет другие электрические характеристики, чем сигналы внутри компьютера. Поэтому необходимо обеспечить правильное преобразование информации в точке подключения сети. Для этого в компьютере используется сетевой адаптер (модем в случае соединения по телефону). Кроме функции преобразования сетевой адаптер может задерживать передачу данных с помощью буфера, проверять правильность передачи сообщения по сети и в случае неудачи повторять сообщение.

Отдельные компьютеры вычислительной сети называются узлами сети, а линии передачи данных – каналами связи. Более точно, узлом сети считается сетевой адаптер. Если к компьютеру подсоединено несколько сетевых адаптеров, этот компьютеру соответствует несколько узлов сети.

Отдельные узлы локальной сети могут играть разную роль в этой сети. Часто сеть строится в форме центрального узла большей мощности и быстродействия, на котором хранится большинство данных, и менее мощных рядовых компьютеров, которые обращаются к центральному узлу за информацией. При подобной организации сети центральный компьютер называется сервером, а остальные компьютеры – рабочими станциями. Рабочие станции общаются только с сервером и не могут непосредственно обмениваться информацией между собой.

При более сложной организации локальной сети она может содержать несколько серверов, которые могут выполнять как сходные, так и различные функции. В зависимости от функции сервер может иметь разное название. Например, сервер телекоммуникаций обеспечивает связь данной локальной сети с внешним миром. Вычислительный сервер дает возможность производить вычисления, которые невозможно выполнить на рабочих станциях из-за их небольшой мощности. Дисковый сервер обладает расширенными ресурсами внешней памяти и предоставляет их в пользование рабочим станциям и, возможно, другим серверам. Файловый сервер предназначен для хранения файлов для всех рабочих станций. Если в сети функционирует информационная система, содержащая базу данных, и эта база содержится на сервере, то этот сервер называется сервером баз данных.

Сообщения, передаваемые по сети, состоят из наборов двоичных разрядов. По содержанию наборы разделяются на основные данные и служебную информацию. Прежде, чем сообщения физически будут переданы по каналу связи, они подвергаются многократному преобразования: сообщения дополняются служебной информацией, разрезаются на части, склеиваются и т.д.. На разных этапах фрагменты сообщений могут называться по-разному: датаграммы, пакеты, кадры.

Для расшифровки полученного набора необходимо наличие заранее утвержденных соглашений о способах оформления блоков данных, передаваемых по сети. Эти соглашения носят название коммуникационных протоколов. Используемых протоколов очень много. Многие протоколы описывают разные уровни обслуживания процесса передачи данных и выполняют разные функции. Существуют разные протоколы для выполнения сходных функций, устроенных по-разному. Формально протокол включает описание полей служебной информации, которые добавляются к отправляемому пакету для выполнения различных функций обслуживания передачи данных, и алгоритмов заполнения этих полей. Поэтому часто под протоколом понимают как собственно соглашения о структуре передаваемого пакета, так и программные модули, которые осуществляют обработку информации согласно тому или иному протоколу.

Сетевым драйвером называется программа, непосредственно взаимодействующая с сетевым адаптером. Сетевым модулем называется программа, которая осуществляет обработку пакетов согласно тому или иному протоколу. Сетевой модуль взаимодействует с сетевым драйвером, программами сетевой операционной системы или другими сетевыми модулями. Драйвер сетевого адаптера и, возможно, другие модули, специфичные для физической сети передачи данных, составляют сетевой интерфейс.

Адресацияузлов сети заключается в присвоении узлу уникального идентификатора. В локальных сетях это присваиваемый администратором сети номер компьютера, в сети Интернет это IP-адрес. Структура каналов связи в сети часто достаточно сложна. Пакет, адресованный некоторому абоненту (то есть компьютеру), передается по этим каналам связи от одного узла сети к другому. Маршрут пакета определяется правилами, являющимися частью используемого сетью информационного протокола.

Обнаружение ошибок при передаче сообщения ошибок осуществляется за счет дополнительных битов четности и вы­числения контрольных сумм до и после передачи. Несовпадение контрольных сумм свидетельствует об ошибках передачи.

Шлюзом называется компьютер локальной сети вместе со специальной программой, через который проходят все сообщения, адресованные извне в данную ЛВС или вовне из данной сети. В зависимости от функционального назначения шлюз может иметь дополнительное наименование. Например, шлюз прикладного обеспечения может преобразовывать сообщения электронной почты из одного формата в другой. Брандмауэром называется такой шлюз локальной сети, который анализирует входящие и исходящие сообщения, защищая сеть от несанкционированного доступа и не давая возможности передавать вовне секретную служебную информацию.

Трафиком сети называется собственно процесс прохождения сигналов по линиям связи. Иногда трафиком сети называют общий объем переданной по сети информации. Быстродействие сети – это максимальный объем, который может быть передан по каналу связи в единицу времени.

Необходим механизм защиты сообщений, передаваемых по каналу связи и предназначенных определенному адресату, от прочтения его другим адресатом. Для этого аппаратное и программное обеспечение, управляющее распределением и контролем передачи данных в сети, должно иметь механизм обеспечения доступа к приему и передаче сообщений.

Методы восстановления используются после прерывания процесса передачи данных вследствие сбоя или ошибки для того, чтобы вернуться к определенному положению для повтор­ной передачи инфор­мации.

Топология локальной сети

Сетьсозвездной топологией – аналог большой ЭВМ, в которой процессор получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел… Кольцевая топология предполагает, что узлы сети связаны по кругу. Компьютер… При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме одного канала связи (шины), доступного дня всех…

Модель OSI взаимодействия открытых систем.

Этой цели служат информационные протоколы. Различных проблем при передаче данных в сети много, соответственно много разных информационных… В соответствии с идеологией OSI все действия, которые компьютеры производят… На принимающем пакете такие же модули, поднимаясь от уровня к уровню, собирают пакеты. Еще раз повторим, что для этого…

Методы доступа в ЛВС.

Например, для широкополосного кабеля можно предоставлять разным узлам разные частотные диапазоны. Другой распространенный способ заключается в… Подавляющее большинство сетей в настоящее время использует метод доступа… Ситуация, когда одновременно два или более компью­тера решают, что сеть свободна, и начинают передавать информацию,…

Управление локальной сетью

Программное обеспечение сетевой операционной системы делится на две части. Одни модули располагаются на центральном сервере сети (если он есть) или… Если требуется, сетевая операционная система может по запросу одного… Существует несколько подходов к организации управления ресурсами сети.

Глава 7. Интернет

Основные принципы Интернет.

Физическая передача данных основана на современной структуре суперскоростных линий связи, соединяющих страны и континенты. К этим линиям связи… Сеть Интернет родилась как проект министерства обороны США. Главным… ¨ информация передается небольшими порциями (пакетами);

Типы сервисов Интернет

Электронная почта (e-mail) – один из ранних и наиболее распространенных сервисов ИнтернетаЭлектронная почта - типичный сервис отложенного чтения… Списки рассылки работают через электронную почту. Идея работы списка рассылки… Сетевые новости Usenet похожа на электронную почту, в которой новости передаются от одного ко многим. Новости…

Адресация в Интернет

Доменная система имен (Domain Name System - DNS) значительно более наглядна. Ее основная идея в организации всех узлов сети в стройную иерархическую… Большинство информационных ресурсов сети пользователям известны по их доменным…

Поиск информации в Интернете

Кроме поисковых серверов есть глобальные поисковые каталоги, в которых собраны тематически систематизированные коллекции ссылок на различные сетевые… Как правило, хорошие каталоги Интернета обеспечивают разнообразный… Поисковые сайты индексируют документы автоматически, не оценивая его завершенности или полезности. Поэтому они могут…

Интранет - информационное обслуживание на основе Интернет

Исходя из этого, концепция администрирования сетей TCP/IP расширяется администрированием серверов WWW и настройкой этих серверов для работы с… При использовании WWW для нужд организации обычно рассматривается два… Организации могут использовать и другие информационные технологии: FTP-архивы и доступ в режиме удаленного терминала.…

Проблемы Интернета

Другой ряд проблем - сложность реализации законов об экспорте и авторских правах. Весьма проблематично ограничить доступ через Интернет к… Интернет рос как свободная и малоуправляемая сеть. Соответственно, с ее ростом… Сегодня в Интернете используется протокол IP, использующий для адреса компьютера 32 бита. Однако, учитывая все…

Глава 8. Базы данных

Теория баз данных.

Принято различать два класса информационных систем – документальные и фактографические системы. К документальным информационным системам относятся системы, в которых единицей… Фактографические информационные системы оперируют фактами, представленными с помощью данных, структурированных…

Модели данных.

¨ иерархические; ¨ сетевые; ¨ реляционные;

Реляционная модель данных

¨ структуры данных в виде наборов таблиц; ¨ теоретико-множественные операции над таблицами: объединение,… ¨ специальные реляционные операции: отбор, проекция, соединение, группировка;

Составляющие реляционной модели.

¨ тип данных; ¨ показатель; ¨ таблица;

Реляционные операции над таблицами.

Результатом произвольной операции над таблицами является новая таблица. Элементарные операции либо унарные (операндом является одна таблица), либо бинарные (операндом являются две таблицы). Элементарная операция принадлежит к одному из видов:

¨ Объединение;

¨ Пересечение;

¨ Разность;

¨ Прямое произведение;

¨ Проекция;

¨ Отбор;

¨ Соединение;

¨ Вычислимое поле;

¨ Группировка;

¨ Сортировка.

Операции объединения, пересечения, разности и произведения аналогичны теоретико-множественным операциям.

В классической теории множеств объединение, пересечение и разность возможны для любых множеств. В реляционном исчислении операнды этих операций (то есть таблицы) должны быть совместимы: в заголовках обеих таблиц содержится один и тот же набор полей. Если две таблицы совместимы, то при обычном выполнении над ними операций объединения, пересечения и взятия разности результатом операции является таблица с корректно определенным заголовком, совпадающим с заголовком каждой из таблиц-операндов. Объединение (UNION) двух таблиц содержит записи первой и второй таблицы, исключая повторения. Пересечение (INTERSECT) двух таблиц содержит общие идентичные записи обеих таблиц. Разность (DIFFERENCE) двух таблиц содержит записи первой таблицы, не встречающиеся во второй таблице.

Заметим, что включение в состав операций реляционного исчисления трех операций объединения, пересечения и взятия разности является избыточным, так как пересечение выражается через объединение и разность. Тем не менее в логические модели СУБД часто включаются все три операции (исходя из интуитивных потребностей потенциального пользователя реляционых БД, далекого от математики). Однако, например, в СУБД Access есть только операция объединения (команда UNION).

Таблица, являющаяся прямым произведением (PRODUCT) двух таблиц-операндов, включает поля обеих таблиц. Записями результирующей таблицы служат все комбинации записей первой и второй таблиц (очевидно, что число комбинаций равно произведению количеств записей в обеих таблицах). Имена полей наследуются. Если таблицы-операнды обладают одноименными полями, указывается таблица-источник. При желании заголовок поля можно изменить (поэтому приходится добавлять отдельную операцию переименованияполя).

В языке запросов SQL операция прямого произведения реализуется, если участвующие в запросе две таблицы не соединены никакой связью. В конструкторе запросов СУБД Access этому соответствует отсутствие соединительной стрелки между таблицами в верхнем окне конструктора.

Следует отметить, что на практике операция прямого произведения не является слишком осмысленной. Во-первых, результирующая таблица может на практике содержать очень много записей, а во-вторых, результат операции не более информативен, чем взятые в совокупности операнды. Основной смысл включения операции прямого произведения в состав реляционного исчисления состоит в том, что на ее основе определяется действительно полезная операция соединения таблиц. Однако в редких случаях операция произведения все же используется.

По поводу теоретико-множественных операций следует еще заметить, что все четыре операции являются ассоциативными. Т.е., если обозначить через * любую из четырех операций, то (A*B)*C = A*(B*C), и поэтому корректно писать A*B*C. Также все операции, кроме взятия разности, являются коммутативными, т.е. A*B = B*A.

Реляционная модель состоит из трех частей, описывающих разные аспекты реляционного подхода: структурной части, манипуляционной части и целостной части. К структурной составляющей реляционной модели относятся свойства таблиц. В манипуляционной части модели утверждаются механизмы манипулирования таблицами - реляционное исчисление. В целостной части модели фиксируются два базовых требования целостности. Первое, более простое, требование заключается в том, что любая таблица должна в принципе обладать первичным ключом, хотя он не обязательно может быть формально установлен. Это требование автоматически удовлетворяется, если в системе не нарушаются базовые свойства таблиц.

Второе требование называется требованием целостности по ссылкам и относится к связи таблиц. Если две таблицы связаны посредством двух полей, одно из которых служит в первой таблице полем первичного ключа, то любое значение связанного поля во второй таблице обязано встречаться в качестве значения первого поля в первой таблице либо быть полностью неопределенным (то есть Null). Поле такого рода во второй таблице принято называть внешним ключом. Говорят, что таблица, в которой определен внешний ключ, ссылается на соответствующую таблицу, в которой поле с тем же содержанием (но не обязательно с тем же названием) является первичным ключом. Внешний ключ и первичный ключ соответствуют одному и тому же содержательному показателю.

Для соблюдения целостности по первичному ключу достаточно следить за отсутствием в каждой таблице записей с одним и тем же значением первичного ключа. С целостностью по ссылкам дело обстоит несколько более сложно. Во-первых, при добавлении или обновлении записей во второй таблице достаточно следить за тем, чтобы не появлялись некорректные значения внешнего ключа. Во-вторых, при удалении записей из первой таблицы во второй таблице могут остаться записи с удаленным значением внешнего ключа. Здесь существуют три подхода, каждый из которых поддерживает целостность по ссылкам. Первый подход заключается в том, что запрещается производить удаление такой записи до того, как удалены связанные записи во второй таблице. При втором подходе во всех связанных записях значение внешнего ключа автоматически становится неопределенным (Null). Наконец, третий подход (каскадное удаление) состоит в том, что при удалении записи из первой таблицы автоматически удаляются все связанные записи во второй таблице.

В развитых реляционных СУБД обычно можно выбрать способ поддержания целостности по ссылкам для каждой отдельной ситуации определения внешнего ключа. Конечно, для принятия такого решения необходимо анализировать требования конкретной прикладной области.

Остальные реляционные операции позволяют совершать стандартные процедуры обработки данных.

Проекция (PROJECT) применяется к одной таблице и оставляет в ней только заданные столбцы, исключая все остальные. В запросе на выборку языка SQL этому соответствует список отобранных полей непосредственно после ключевого слоя SELECT. В конструкторе Access столбцы, участвующие в проекции, выделяются флажком «Вывод на экран» в нижнем окне конструктора.

Отбор (WHERE) также применяется к одной таблице и позволяет фильтровать записи таблицы. Отбор определяется условием (фильтром), содержащим реквизиты записей таблицы. Если условие выполняется, то запись оставляется, если не выполняется – то отбрасывается. Фильтром может служить любое логическое выражение, составленное из простых условий с использованием логических связок AND, OR и NOT и скобок. Простым условием служит сравнение значений полей или констант.

Операция соединения (JOIN) применяется к паре таблиц и задается критерием соединения (логическим выражением), содержащим реквизиты записей обеих таблиц. Это сложная операция, которую можно представить в виде последовательного действия двух простых операций. На первом этапе берется прямое произведение двух таблиц (операция PRODUCT). На втором этапе производится отбор (операция WHERE) тех записей в полученной таблице, для которых выполняется исходное условие отбора, заданное критерием соединения. Например, если критерий соединения заключается в равенстве пары полей разных таблиц, то отбираются записи, в которых значения указанных полей обеих таблиц одинаковые.

В конструкторе Access простое условие соединения задается стрелкой между соответствующими полями таблиц в верхней части конструктора. В языке SQL соединение задается конструкцией JOIN в предложении FROM.

Пример. Пусть даны две таблицы Rи S, а соединение производится по совпадению полей Cи F:

Тогда прямое произведение этих таблиц T = R * S представляет собой таблицу из шести строк:

A	B	C	F	G	H
1	2	3	3	X	y
1	2	3	6	Z	w
4	5	6	3	X	y
4	5	6	6	Z	W
7	8	9	3	X	Y
7	8	9	6	Z	W

После выборки строк таблицы T с одинаковым значением полей C и F получим таблицу Qс двумя строками:

A	B	C	F	G	H
1	2	3	3	X	Y
4	5	6	6	Z	W

Операция соединения JOINопределена, когда зафиксирована связь между двумя таблицами посредством отождествления полей в обеих таблицах, представляющих один содержательный показатель. Принято различать по типу связи «один-к-одному», «один-ко-многим», «многие-ко-многим». Тип связи задается семантикой отношений между группами объектов предметной области, описываемых таблицами.

Если между двумя таблицами существует связь типа «один-к-одному», то это означает, что одна запись в одной таблице может быть связана не более чем с одной записью в другой таблице. Примером могут служить паспортные данные и данные в налоговых органах на одного и того же человека. Общий показатель в этом случае – номер паспорта.

Если между двумя таблицами существует связь типа «один-ко-многим», то это означает, что одна запись в одной таблице может быть связана более чем с одной записью в другой таблице. Примером связи таблиц «один-ко-многим» является отношение между списком групп и списком студентов. Общий показатель в этом случае – номер группы.

При связи типа «многие-ко-многим» каждая запись в одной таблице может быть связана с несколькими записями в другой таблице и наоборот. Примером связи таблиц «многие-ко-многим» является отношение между авторами и названиями учебников. Каждый автор может издать несколько учебников, а у одного учебника может быть несколько авторов.

Еще одна операция – операция присваивания (DESIGN) заключается в добавлении к таблице нового поля, значение которого в записи вычисляется на основе значений других полей той же записи с использованием констант. Например, имея в записи значения длины и времени, можно добавить к таблице вычисленное значение скорости.

Операция группировки (GROUPE) применяется к одной таблице. Действие операции заключается в разбиении строк таблицы на группы с последующим формированием одной записи на основе каждой группы. Критерием разбиения на группы является одинаковое значение некоторого поля, называемого полем группировки, или одинаковые значения нескольких полей группировки. Запись, сформированная на основе группы, наследует значения полей группировки. Над полями, которые не являются полями группировки, совершается какая-то групповая арифметическая операция (сложение всех значений в записях группы, среднее, минимум, максимум и т.п.).

Сортировка (SORT) позволяет упорядочить записи таблицы согласно условию сортировки. Обычно числовые значения сортируются по величине, а текстовые – по алфавиту. При сортировке по нескольким полям важно установить ранжирование полей сортировки.

Манипулирование данными

¨ создать новую таблицу; ¨ добавить в существующую таблицу новую запись или несколько записей; ¨ удалить одну или несколько записей из таблицы;

Оптимизация схемы данных

Поясним сказанное на примерах. Пусть нам необходимо описать комплектацию каких-то устройств из узлов и деталей, причем для каждого устройства нужно… Эти сведения можно отобразить одной таблицей, в которой каждому устройству… Более эффективной оказывается организация базы данных в форме двух таблиц. Первая, главная таблица содержит столбцы…

Глава 9. Система управления базами данных

Общие сведения о СУБД

Системой управления базами данных (СУБД) называют программную систему, предназначенную для реализации базы данных, поддержания ее в актуальном состоянии и обеспечения эффективного доступа пользователей к содержащимся в ней данным в рамках предоставленных им полномочий. СУБД предназначена для централизованного управления базой данных как интегральным ресурсом в интересах коллектива ее пользователей. Доступ к базе данных отдельных пользователей при этом возможен только через посредство предназначенных для этого средств СУБД.

Общая схема взаимодействия СУБД и информационной системы следующая. После настройки СУБД на конкретную ИС она способна хранить данные ИС, руководствуясь при этом только формой, а не содержанием данных. СУБД умеет в ответ на корректно поставленный запрос выполнять одно из типовых действий: ввести блок данных, найти нужный набор данных, изменить данные в базе, провести одну из стандартных операций обработки данных и выдать вовне ее результаты. Задачей ИС в этом случае является анализ пользовательского задания и его правильная программная интерпретация в форме запроса к базе данных.

Конечными пользователями системы называются те специалисты, для обслуживания которых предназначена ИС. Кроме того, фактическими пользователями могут рассматриваться различные прикладные программы или программные комплексы, которые составляют справки и отчеты на основе данных ИС. Такие программные средства называют пользовательскими приложениями для систем баз данных На самом деле конечные пользователи также взаимодействуют с ИС посредством приложений. Эти приложения, реализующие рабочие места для выполнения профессиональных функций, называют пользовательскими интерфейсами. Пользовательский интерфейс в общем случае включает:

¨ интерфейсные технические средства;

¨ языки интерфейса;

¨ программные средства, поддерживающие функционирование интерфейсного оборудования и поддержку языков интерфейса.

Обычно программный интерфейс конечного пользователя представляет собой специализированное визуальное приложение, пользуясь которым пользователь общается с ИС посредством меню, кнопок, внесения данных в бланки входной и выходной информации.

Что касается пользовательских приложений, то они получают доступ к базе данных, взаимодействуя с ней через интерфейсы прикладного программирования (Application Programming Interface – API), которые предоставляет возможность программистам использовать в своих программах операции над данными в БД. Средства таких интерфейсов можно применять только в программах, создаваемых с помощью систем программирования, на которые эти интерфейсы данной СУБД рассчитаны. Каждая СУБД, обладающая интерфейсом прикладного программирования для некоторого традиционного языка программирования, поставляется вместе с библиотекой функций или процедур времени исполнения, предназначенной для использования в программах на этом языке. Эти функции или процедуры как раз и предназначены для выполнения операций взаимодействия программы с СУБД.

Централизованный характер управления данными в базе данных предполагает необходимость существования некоторого лица или группы лиц, на которых возлагаются функции администратора системы базы данных, действующего в интересах всех пользователей. Персонал администратора ответственен, в частности, за поддержку системы в работоспособном состоянии, за своевременную актуализацию данных, за эффективное использование вычислительных ресурсов системы и ресурсов памяти, за предоставление полномочий пользователям на доступ к данным и т.п.

По степени универсальности применения различаются СУБДобщего назначения и специализированные СУБД. СУБД общего назначениясоздаются без ориентации на какую-либо конкретную предметную область или на информационные потребности какой-либо специфической группы пользователей. Они могут выполнять функции управления данными, которые необходимы в различных областях применения. К этой категории систем относятся коммерческие программные продукты СУБД. Такие СУБД обладают средствами настройки на работу с конкретной базой данных с учетом особенности ее применения. Использование СУБД общего назначения как инструментального средства для создания информационных систем, основанных на технологиях баз данных, позволяет значительно сокращать сроки разработки, экономить трудовые ресурсы.

Может оказаться, что в конкретной ИС требуется что-то, чего нельзя сделать в СУБД общего назначения, или что-то делается там нерационально, или в ИС требуется лишь некоторый ограниченный набор функций. Возможно также, что использование коммерческих СУБД общего назначения нежелательно по каким-либо иным причинам. Для таких применений некоторые компании разрабатывают специализированныеСУБД. В настоящее время ситуаций, когда в действительности необходима разработка специализированных СУБД, становится все меньше.

СУБД общего назначения - это сложный программный комплекс, предназначенный для выполнения всей совокупности функций, связанных с созданием и эксплуатацией ИС:

¨ настройки для работы с конкретной предметной областью;

¨ управления ресурсами среды хранения;

¨ организация параллельного доступа пользователей к базе данных в многопользовательской среде;

¨ обеспечения целостности базы данных – защиты от разного рода ошибок;

¨ поддержка деятельности персонала администратора, ответственного за эксплуатацию системы базы данных.

Для настройки СУБД на работу с конкретной предметной областью необходимо иметь возможность описать логическую структуру базы данных. Такое описание называется схемой базы данных. Средства СУБД для ввода схемы БД называются языком описания данных (ЯОД). СУБД все свои операции совершает, основываясь на этой схеме данных.

Принципиально важное свойство СУБД заключается в том, что она позволяет различать и поддерживать два независимых взгляда на расположение данных в БД - взгляд с точки зрения пользователя, часто называемый логическим представлением данных, и взгляд с точки зрения разработчика системы, называемый физическим представлением данных. Пользователю достаточно знать схему данных, а его требования заключаются в типовых действиях с БД. Физический взгляд на реализацию БД должен быть от пользователя скрыт.

Нарушения логической целостности базы данных могут быть связаны с вводом в нее недостоверных данных или с неправомерными действиями процедур обработки данных. Нарушения могут являться также следствием прерывания выполнения какого-то требования пользователя. Для исключения таких ситуаций в СУБД предусматривается механизм транзакций. Транзакцией называют последовательность внутренних операций СУБД, которая переводит базу данных из одного логически целостного состояния в другое. Если, например, из базы данных нужно удалить сведения о некотором поставщике в связи с тем, что он прекращает дальнейшие поставки, то вслед за этим необходимо удалить и сведения о запланированных этим поставщиком поставках продукции. Иначе база данных будет содержать сведения о поставках неизвестного системе поставщика. Ясно, что в мультипользовательской среде такую последовательность операций нельзя прерывать до полного ее завершения для обработки запросов других пользователей системы. При прерывании транзакции производится ее откат – восстановление состояния БД в том виде, в каком оно было на момент выполнения транзакции.

Нарушения физической целостности базы данных возникают в результате сбоев и отказов оборудования вычислительной системы, повреждений машинных носителей данных. Для этого развитые СУБД регулярно создают копии БД, из которых ее можно восстановить, хотя бы частично.

Для организации параллельного доступа пользователей к базе данных используются пароли пользователей и ключи доступа к данным. С их помощью можно исключать коллизии, связанные с одновременным обновлением одних данных разными пользователями, и с возможностью чтения одним пользователем объекта базы данных, который успел лишь частично обновить другой пользователь. Такие коллизии приводили бы к нарушению логической целостности базы данных. Для их предотвращения в СУБД предусматривается техника управления транзакциями.

Различаются сосредоточенные и распределенные базы данных. Сосредоточенная база данных полностью поддерживается на одном компьютере (чаще всего это сервер локальной сети) и доступна по запросам пользователей, работающих непосредственно на данном компьютере. Может использоваться также и сетевой доступ к такой базе данных, который часто применяется в локальных сетях, а также для доступа к базам данных в среде Web.

Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно, пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных узлах вычислительной сети. Части базы данных на отдельных узлах могут при этом использоваться одновременно как автономные локальные базы данных. Благодаря функциональным возможностям программного обеспечения, используемого для поддержки и использования распределенных баз данных, фактор распределенности данных может быть неважен для пользователей. В таких случаях пользователь распределенной базы данных представляет ее как единое целое.

В распределенных базах данных используется два метода распределения данных - фрагментация и тиражирование. Фрагментация данных заключается в разбиении базы данных на составные части, хранимые в различных узлах сети. Тиражирование данных (репликация) используется для сокращения сетевого трафика и повышения производительности системы при обработке пользовательских запросов за счет того, что данные в сети размещаются в местах их порождения и/или активного использования. При этом копии некоторых составных частей базы данных (репликаты) хранятся в различных узлах сети. Естественно, что при обновлении какой-либо копии возникает необходимость синхронизации состояния всех копий модифицированного фрагмента базы данных. Затраты ресурсов на эту процедуру являются платой за сокращение сетевого трафика.

Языковые средства СУБД

Язык описания данных (ЯОД) предназначен для задания схемы базы данных, которая включает описание структуры базы данных и налагаемых на нее… Язык манипулирования данными (ЯМД) позволяет передавать базе данных инструкции… Язык запросов (ЯЗ) позволяет выбирать массивы данных из БД, агрегировать и подвергать всевозможной аналитической…

Технология клиент-сервер

Системы с двухзвенной архитектурой «клиент-сервер» обладают ограниченными возможностями масштабирования, и наращивание нагрузки на сервер базы…

Администрирование базы данных

Различаются функции администратора предметной области, администратора приложений, администратора базы данных, администратора безопасности. Деятельность администратора предметной области направлена на обеспечение… Администратор приложений несет ответственность за обеспечение адекватности внешних схем базы данных информационным…

Перспективы развития технологий баз данных

Широко практикуется создание систем баз данных с телекоммуникационным доступом в среде Web. Число таких систем постоянно растет, и совершенствуются… Еще одно из актуальных направлений развития тесно связано с разработками… Развитие телекоммуникационных технологий, использующих беспроводные каналы связи, открыло возможности разработки…