Шпаргалка по "Информатике"

На этапе физического проектирования решаются вопросы, связанные с производительностью системы, определяются структуры хранения данных и методы доступа.

Взаимодействие между этапами проектирования и словарной системой необходимо рассматривать отдельно. Процедуры проектирования могут использоваться независимо в случае отсутствия словарной системы. Сама словарная система может рассматриваться как элемент автоматизации проектирования.

Средства проектирования и оценочные критерии используются на всех стадиях разработки. В настоящее время неопределенность при выборе критериев является наиболее слабым местом в проектировании БД. Это связано с трудностью описания и идентификации большого числа альтернативных решений.

Проще обстоит дело при работе с количественными критериями, к которым относятся время ответа на запрос, стоимость модификации, стоимость памяти, время на создание, стоимость на реорганизацию. Затруднение может вызывать противоречие критериев друг другу.

В то же время существует много критериев оптимальности, являющихся неизмеримыми свойствами, трудно выразимыми в количественном представлении или в виде целевой функции.

К качественным критериям могут относиться гибкость, адаптивность, доступность для новых пользователей, совместимость с другими системами, возможность конвертирования в другую вычислительную среду, возможность восстановления, возможность распределения и расширения.

Процесс проектирования является длительным и трудоемким и обычно продолжается несколько месяцев. Основными ресурсами проектировщика БД являются его собственная интуиция и опыт, поэтому качество решения во многих случаях может оказаться низким.

Основными причинами низкой эффективности проектируемых БД могут быть:

1. недостаточно глубокий анализ требований (начальные этапы проектирования), включая их семантику и взаимосвязь данных;

2. большая длительность процесса структурирования, делающая этот процесс утомительным и трудно выполняемым при ручной обработке.

В этих условиях важное значение приобретают вопросы автоматизации разработки.

16.               Нормализация файловой базы данных.

Одни и те же данные могут группироваться в таблицы различ­ными способами. Группировка атрибутов в отношениях должна быть рациональной, т.е. минимизирующей дублирование данных и упрощающей процедуры их обработки и обновления. Устране­ние избыточности данных, являющееся одной из важнейших за­дач при проектировании баз данных, обеспечивается нормализа­цией.

Нормализация — это формальный аппарат ограничений на фор­мирование таблиц (отношений), который позволяет устранить дублирование, обеспечивает непротиворечивость хранимых дан­ных и уменьшает трудозатраты на ведение (ввод, корректировку) базы данных.

Процесс нормализации заключается в разложении (декомпо­зиции) исходных отношений БД на более простые отношения. При этом на каждой ступени этого процесса схемы отношений приводятся в нормальные формы. Для каждой ступени нормали­зации имеются наборы ограничений, которым должны удовлетворять отношения БД. Тем самым удаляется из таблиц базы избы­точная неключевая информация.

Процесс нормализации основан на понятии функциональной зависимости атрибутов: атрибут А зависит от атрибута В (В -> А), если в любой момент времени каждому значению атрибута В соот­ветствует не более одного значения атрибута А.

Зависимость» при которой каждый неключевой атрибут зави­сит от всего составного ключа и не зависит от его частей, называ­ется полной функциональной зависимостью. Если атрибут А зависит от атрибута 5, а атрибут В зависит от атрибута С (С -> В -> А), но обратная зависимость при этом отсутствует, то зависимость Сот А называется транзитивной.

Общее понятие нормализации подразделяется на несколько нормальных форм.

Информационный объект (сущность) находится в первой нор­мальной форме (1НФ), когда все его атрибуты имеют единствен­ное значение. Если в каком-либо атрибуте есть повторяющиеся значения, объект (сущность) не находится в 1НФ, и упущен, по крайней мере, еще один информационный объект (еще одна сущ­ность).

Например, задано следующее отношение:

ПРЕДМЕТ (Код предмета. Название, Цикл, Объем часов, Преподаватели).

Это отношение не находится в 1НФ, так как атрибут Препода­ватели подразумевает возможность наличия нескольких фамилий преподавателей в записи, относящейся к какому-то конкретному предмету, что соответствует участию нескольких преподавателей в ведении одной дисциплины.

Переведем атрибут с повторяющимися значениями в новую сущность, назначим ей первичный ключ (Код преподавателя) и свяжем с исходной сущностью ссылкой на ее первичный ключ (Код предмета). В результате получим две сущности, причем во вторую сущность добавятся характеризующие ее атрибуты:

ПРЕДМЕТ (Код предмета. Название, Цикл, Объем часов); ПРЕПОДАВАТЕЛЬ (Код преподавателя, ФИО, Должность, Оклад, Адрес, Код предмета).

Полученные выражения соответствуют случаю, когда несколь­ко преподавателей могут вести один предмет, но каждый препо­даватель не может вести более одной дисциплины. А если учесть, что на самом деле один лектор может читать более одной дисцип­лины, так же как одну и ту же дисциплину могут читать несколь­ко лекторов, необходимо отказаться от жесткой привязки преподавателя к предмету в сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, создав до­полнительную сущность ИЗУЧЕНИЕ, которая будет показывать, как связаны между собой преподаватели и предметы:

ПРЕДМЕТ (Код предмета. Название, Цикл, Объем часов); ПРЕПОДАВАТЕЛЬ (Код преподавателя, ФИО, Должность, Оклад, Адрес);

ИЗУЧЕНИЕ (Код предмета. Код преподавателя).

Преимуществ нормализации:

        более быстрая сортировка и создание индексов;

        большее количество кластеризованных индексов;

        более узкие и компактные индексы;

        меньшее количество индексов в таблице. Это улучшает производительность инструкций INSERT, UPDATE и DELETE;

        меньшее количество значений NULL и более низкая вероятность несогласованности. Это повышает компактность базы данных.

17.               Современные информационные сети.

Сетью называется группа соединенных компьютеров и других устройств. А концепция соединенных и совместно использующих ресурсы компьютеров носит название сетевого взаимодействия.

Компьютеры, входящие в сеть могут использовать совместно:

- данные;

- принтеры;

- факсимильные аппараты;

-  модемы;

-  другие устройства.

Данный список постоянно пополняется, так как возникают новые способы совместного использования ресурсов.

Локальные вычислительные сети

Первоначально компьютерные сети были небольшими и объединяли до десяти компьютеров и один принтер. Технология ограничивала размеры сети, в том числе количество компьютеров в сети и её физическую длину. Например, в начале 1980-х годов наиболее популярный тип сетей состоял не более, чем из 30 компьютеров, а длина её кабеля не превышала 600 футов (185 метров). Такие сети легко располагались в пределах одного этажа здания или небольшой организации. Для маленьких фирм подобная конструкция подходит и сегодня. Эти сети называются локальными вычислительными сетями (ЛВС или LAN).

Все сети имеют некоторые общие компоненты, функции и характеристики. В их числе:

- Серверы (server) – компьютеры, предоставляющие свои ресурсы сетевым пользователям;

-   Клиенты (client) – компьютеры, осуществляющие доступ к сетевым ресурсам, предоставляемым сервером;

-   Среда (media) -  способ соединения компьютеров;

-  Совместно используемые данные;

-  Совместно используемые периферийные устройства;

- Ресурсы – файлы, принтеры и другие элементы, используемые в сети.

Несмотря на определенные сходства, сети разделяются на два типа:

·        Одноранговые сети (peer-to-peer)

·        Сети на основе сервера (server based)

В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (dedicated) сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет определенного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными по сети.

Одноранговые сети называют также рабочими группами. Рабочая группа – это небольшой коллектив, поэтому в одноранговых сетях чаще всего не более 10 компьютеров.

В одноранговой сети требования к производительности и к уровню защиты для сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем в сетях с выделенным сервером. Выделенные серверы функционируют исключительно в качестве серверов, но не клиентов или рабочих станций (workstation).

В такие операционные системы, как Microsoft Windows NT Workstation, Microsoft Windows for Workgroups, Microsoft Windows ’95, Microsoft Windows ’98, Microsoft Windows ME, Microsoft Windows Professional, встроена поддержка одноранговых сетей. Поэтому, чтобы установить одноранговую сеть, дополнительного программного обеспечения не требуется.

Реализация:

Одноранговая сеть реализуется рядом стандартных решений:

·        Компьютеры расположены на рабочих столах пользователей,

·        Пользователи сами выступают в роли администраторов и обеспечивают защиту информации,

·        Для объединения компьютеров в сеть применяется простая кабельная система.

Целесообразность применения:

Одноранговая сеть вполне подходит там, где:

·        Количество пользователей не превышает 10 человек,

·        Пользователи расположены компактно,

·        Вопросы защиты данных не критичны,

·        В обозримом будущем не ожидается значительного расширения фирмы и, конечно, сети.

Если эти условия выполняются, то, скорее всего, выбор одноранговой сети будет правильным (чем сети на основе сервера).

Сети на основе сервера.

Если к сети подключено более 10 пользователей, то одноранговая сеть, где компьютеры выступают в роли и клиентов и серверов, может оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей использует выделенные серверы. Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции). Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. Сети на основе сервера стали промышленным стандартом.

18.               Методы моделирования систем.

Моделирование - это универсальный метод получения, описания и использования знаний. Он используется в любой профессиональной деятельности. В современной науке и технологии роль и значение моделирования усиливается, актуализируется проблемами, успехами других наук. Моделирование реальных и нелинейных систем живой и неживой природы позволяет перекидывать мостики между нашими знаниями и реальными системами, процессами, в том числе и мыслительными.

Модель и моделирование - универсальные понятия, атрибуты одного из наиболее мощных методов познания в любой профессиональной области, познания системы, процесса, явления.

Модели и моделирование объединяют специалистов различных областей, работающих над решением межпредметных проблем, независимо от того, где эта модель и результаты моделирования будут применены. Вид модели и методы его исследования больше зависят от информационно-логических связей элементов и подсистем моделируемой системы, ресурсов, связей с окружением, используемых при моделировании, а не от конкретной природы, конкретного наполнения системы.

У моделей, особенно математических, есть и дидактические аспекты - развитие модельного стиля мышления, позволяющего вникать в структуру и внутреннюю логику моделируемой системы.

Построение модели - системная задача, требующая анализа и синтеза исходных данных, гипотез, теорий, знаний специалистов. Системный подход позволяет не только построить модель реальной системы, но и использовать эту модель для оценки (например, эффективности управления, функционирования) системы.

Модель - объект или описание объекта, системы для замещения (при определенных условиях предложениях, гипотезах) одной системы (т.е. оригинала) другой системой для лучшего изучения оригинала или воспроизведения каких-либо его свойств. Модель - результат отображения одной структуры (изученной) на другую (малоизученную). Отображая физическую систему (объект) на математическую систему (например, математический аппарат уравнений), получим физико-математическую модель системы или математическую модель физической системы. Любая модель строится и исследуется при определенных допущениях, гипотезах.

Слово "модель" (лат. modelium) означает "мера", "способ", "сходство с какой-то вещью".

Моделирование базируется на математической теории подобия, согласно которой абсолютное подобие может иметь место лишь при замене одного объекта другим точно таким же. При моделировании большинства систем (за исключением, возможно, моделирования одних математических структур другими) абсолютное подобие невозможно, и основная цель моделирования - модель достаточно хорошо должна отображать функционирование моделируемой системы.

Модели, если отвлечься от областей, сфер их применения, бывают трех типов: познавательные, прагматические и инструментальные.

Познавательная модель - форма организации и представления знаний, средство соединения новых и старых знаний. Познавательная модель, как правило, подгоняется под реальность и является теоретической моделью.

Прагматическая модель - средство организации практических действий, рабочего представления целей системы для ее управления. Реальность в них подгоняется под некоторую прагматическую модель. Это, как правило, прикладные модели.

Инструментальная модель - средство построения, исследования и/или использования прагматических и/или познавательных моделей.