Шпаргалка по "Программированию"

Билет № 14

Понятие об архитектуре  ИС. Виды, области применения. Одноранговые, централизованные, распределенные, терминальные системы. Архитектура клиент-сервер, терминальные системы, трехзвенные  системы.

Два основных идеологических определения архитектуры ИС таковы:

Архитектура информационной системы - концепция, определяющая

модель, структуру, выполняемые функции и взаимосвязь  компонентов

информационной  системы.

 Архитектура  информационной системы - абстрактное  понятие,

определяющее  из каких составных частей (элементов, компонент)

состоит приложение и как эти части между собой  взаимодействуют

 Под составными  частями (элементами, компонентами) приложения

обычно понимаются программы или программные модули

выполняющие отдельные, относительно изолированные задачи

Конструктивно архитектура обычно определяется как  набор ответов на следующие вопросы:

что делает система ;

как эти части  взаимодействуют;

где эти части  размещены.3

на какие части  она разделяется;

Терминальная  система - это эффективное решение, позволяющее обеспечить Вашу организацию производительными рабочими местами при низких затратах на аппаратное и программное обеспечение.

Терминальная  система  организация схемы работы сетевой информационной системы, позволяющая оптимизировать финансовые затраты для построения мощной, гибкой и надежной информационной системы (ИС).

Терминальная  система построена на основе сетевых  технологий, и включает в себя сервер (чаще группу специализированных серверов) и связанные с ним (ними) рабочие станции (последнее более популярное название тонкий клиент).

Это сетевое  решение позволяет построить  максимально надежную, защищенную и  легко управляемую IT-инфраструктуру с минимальными затратами. Оно основано на использовании так называемых «тонких клиентов» (thin clients), подключаемых к серверу терминалов.  
 
«Тонкие клиенты» - это терминальные станции, за которыми работают пользователи, а все приложения при этом выполняются на сервере в многопользовательской операционной системе. Основная цель использования данного решения – снижение ТСО (общей стоимости владения).  
Одной из наиболее успешных реализаций терминальной системы основано на использовании технологии загрузки бездисковых станций thinMaster, разработанной нашей компанией. 

 
Рис. 3.  Схема работы с БД в архитектуре "Клиент-сервер"

Одноранговые, централизованные, распределенные, терминальные системы.

Всё что  есть!

Централизованные  сети используют файл-сервер. Рабочие  станции не контак-

тируют друг с другом. Число пользователей более десяти.

В одноранговых сетях сетевое управление таково, что каждый узел может вы- ступать  и как рабочая станция, и как  файл-сервер. Рабочие станции можно  объединить и совместно использовать базы на файл-сервере. Такие сети недорогие, но число поль- зователей невелико.

Однора́нговые сети — это компьютерные сети, основанные на равноправии участников. В таких сетях отсутствуют выделенные серверы, а каждый узел (peer) является какклиентом, так и сервером. В отличие от архитектуры клиент-сервера, такая организация позволяет сохранять работоспособность сети при любом количестве и любом сочетании доступных узлов. Участниками сети являются пиры.

Распределенные  ИС в первом приближении представляют сово- купность  параллельно работающих систем. Под системой здесь понимается опреде- ленная архитектура взаимодействующих компонент, отграниченных от их окружения. Если активности компонент могут иметь место одновременно, говорят о параллельно работающих системах, то есть о параллельных системах или о параллельно протекаю- щих (параллельных) процессах. Если такие системы построены из отдельных, удален- ных друг от друга в пространстве компонент, то говорят также о распределенных сис

темах.

Клиент-сервер (рис. 3). В этой архитектуре на выделенном сервере, работающем под управлением  серверной операционной системы, устанавливается специальное программное обеспечение (ПО) - сервер БД. СУБД подразделяется на две части: клиентскую и серверную. Основа работы сервера БД - использование языка запросов. Запрос на языке SQL, передаваемый клиентом (рабочей станцией) серверу БД, порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные транспортируются по сети от сервера к клиенту. Тем самым, количество передаваемой по сети информации уменьшается во много раз.

Основные особенности:

n Клиентское программа работает с данными через запросы к серверному ПО.

n Базовые функции приложения разделены между клиентом и сервером.

Плюсы:

n Полная поддержка многопользовательской работы

n Гарантия целостности данных

Минусы:

n Бизнес логика приложений осталась в клиентском ПО. При любом

изменении алгоритмов, надо бегать и обновлять пользовательское ПО

Под «клиентом» обычно подразумевают компьютер  конечного пользователя

или программный  код, выполняющий запрос к серверу (потребляющий услугу)

n «Сервером» обычно называют машину или программный код,

предоставляющий сервис / отвечающий на запросы

Трехзвенная система

Клиент-серверная  система SQL Server может иметь двухзвенную установку (two-tier setup) либо трехзвенную установку (three-tier setup). Независимо от варианта установки, программное обеспечение и базы данных SQL Server размещаются на центральном компьютере, который называется сервер базы данных(database server).  

трехзвенной установке  имеется третий компьютер, который  называется сервер приложений. В системах этого типа в задачи компьютеров-клиентов входит лишь исполнение программного кода по вызову функций с сервера приложений и отображение результатов доступа. Такие клиенты называются тонкими(thin client). 

Достоинством  трехзвенной системы является то, что можно позволить серверу приложений организовывать все клиентские соединения с сервером базы данных, вместо того, чтобы разрешить каждому клиенту самостоятельно устанавливать соединения (такая самостоятельность может привести к нерациональному использованию ресурсов сервера базы данных). Этот подход называется организация пула соединений (connection pooling), при этом предполагается, что запросы клиентов помещаются в пул (или, говоря точно, в очередь, queue), в котором они будут дожидаться ближайшего доступного соединения.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ): назначение, структура  и принцип действия

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) - это многофункциональное  устройство, которое выполняет над  входными числами различные арифметические и логические операции.

В современных ЭВМ арифметико-логическое устройство не является самостоятельным схемотехническим блоком. Оно входит в состав микропроцессора, на котором строится компьютер.

Общие сведения, функции и классификация

Арифметико-логическое устройство функционально можно  разделить на две части :

а) микропрограммное устройство (устройство управления), задающее последовательность микрокоманд (команд);

б) операционное устройство (АЛУ), в котором реализуется  заданная последовательность микрокоманд (команд).

Структурная схема АЛУ и его связь с другими блоками машины показаны на рисунке 2. В состав АЛУ входят регистры Рг1 – Рг7, в которых обрабатывается информация , поступающая из оперативной или пассивной памяти N1, N2, ...NS; логические схемы, реализующие обработку слов по микрокомандам, поступающим из устройства управления.

Закон переработки  информации задает микропрограмма М, которая  записывается в виде последовательности микрокоманд A1,A2, ..., Аn-1,An. При этом различают  два вида микрокоманд: внешние, то есть такие микрокоманды, которые поступают в АЛУ от внешних источников и вызывают в нем те или иные преобразования информации (на рис. 2 микрокоманды A1,A2,..., Аn), и внутренние, которые генерируются в АЛУ и воздействуют на микропрограммное устройство, изменяя естественный порядок следования микрокоманд. Например, АЛУ может генерировать признаки в зависимости от результата вычислений j,w,Q и др. (j – признак переполнения, w – признак отрицательного числа, Q – признак равенства 0 всех разрядов числа), На рис. 2 эти микрокоманды обозначены р1, p2,..., рm.

Результаты вычислений из АЛУ передаются по кодовым шинам  записи у1, у2, ...,уs, в ОЗУ.

Функции регистров, входящих в АЛУ:

Рг1 – сумматор (или сумматоры) – основной регистр  АЛУ, в котором образуется результат  вычислений;

Рг2, РгЗ –  регистры слагаемых, сомножителей, делимого или делителя (в зависимости от выполняемой операции);

Рг4 – адресный регистр (или адресные регистры), предназначен для запоминания (иногда и формирования) адреса операндов и результата;

Рг6 – k индексных регистров, содержимое которых используется для формирования адресов;

Рг7 – l вспомогательных  регистров, которые по желанию программиста могут быть аккумуляторами, индексными регистрами или использоваться для  запоминания промежуточных результатов.

Часть операционных регистров является программно-доступной, то есть они могут быть адресованы в команде для выполнения операций с их содержимым. К ним относятся :

сумматор,

индексные регистры,

некоторые вспомогательные  регистры. 

3) Процессы и потоки. Многозадачность и многопоточность. Проблемы разработки приложений для многопоточной среды.

Процессы и  потоки

Эти два  понятия очень важны, и вы должны постараться их хорошенько осмыслить. Процессом (process) называется экземпляр  вашей программы, загруженной в  память. Этот экземпляр может создавать потоки (thread), которые представляют собой последовательность инструкций на выполнение. Важно понимать, что выполняются не процессы, а именно потоки. Причем любой процесс имеет хотя бы один поток. Этот поток называется главным (основным) потоком приложения.

Процесс (задача) - программа, находящаяся в режиме выполнения.

С каждым процессом  связывается его адресное пространство, из которого он может читать и в которое он может писать данные.

Адресное пространство содержит:

саму программу

данные к программе

стек программы

С каждым процессом  связывается набор регистров, например:

счетчика команд (в процессоре) - регистр в котором  содержится адрес следующей, стоящей  в очереди на выполнение команды. После того как команда выбрана из памяти, счетчик команд корректируется и указатель переходит к следующей команде.

указатель стека

Создание процесса

Загрузка системы

Работающий процесс  подает системный вызов на создание процесса

Запрос пользователя на создание процесса

Во всех случаях, активный текущий процесс посылает системный вызов на создание нового процесса.  

Завершение процесса

Плановое завершение (окончание выполнения)

Плановый выход  по известной ошибке (например, отсутствие файла)

Выход по неисправимой ошибке (ошибка в программе)

Уничтожение другим процессом

Состояние процессов

Выполнение (занимает процессор)

Готовность (процесс  временно приостановлен, чтобы позволить  выполняться другому процессу)

Ожидание (процесс  не может быть запущен по своим  внутренним причинам, например, ожидая операции ввода/вывода)