Контрольная работа по "Информатика"

Запросы – служат для извлечения данных из таблиц и предоставления их пользователю в удобном виде. С их помощью выполняют отбор данных, их сортировку и фильтрацию. Можно выполнить преобразование данных по заданному алгоритму, создавать новые таблицы, выполнять автоматическое заполнение таблиц данными, импортированными из других источников, выполнять простейшие вычисления в таблицах и многое другое.

Особенность запросов состоит в  том, что они черпают данные из базовых таблиц и создают на их основе временную результирующую таблицу ( моментальный снимок ) – образ отобранных из базовых таблиц полей и записей. Работа с образом происходит быстрее и эффективнее, нежели с таблицами, хранящимися на жестком диске.

Обновление БД тоже можно осуществить  посредством запроса. В базовые  таблицы все данные вносятся в  порядке поступления, т.е. они не упорядочены. Но по соответствующему запросу можно получить отсортированные и отфильтрованные нужным образом данные.

Формы – средства для ввода данных, предоставляющие пользователю необходимые для заполнения поля. В них можно разместить специальные элементы управления (счетчики, раскрывающиеся списки, переключатели, флажки и прочее) для автоматизации ввода. Пример, заполнение определенных полей бланка. При выводе данных с помощью форм можно применять специальные средства их оформления.

Системы управления базами данных (СУБД) – комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнения ее содержанием, редактирования содержимого и визуализации информации. Под визуализацией информации базы понимается отбор отображаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устройство вывода или передача по каналам связи.

Существует много систем управления базами данных. Они могут по-разному  работать с разными объектами  и предоставляют пользователю разные функции и средства. Большинство СУБД опираются на единый устоявшийся комплекс основных понятий.

Выделяют следующие виды СУБД:

• полнофункциональные СУБД;
• серверы БД;
• средства разработки программ работы с БД. 

Полнофункциональные СУБД представляют собой традиционные СУБД. К ним относятся dBaseIV, Microsoft Access, Microsoft FoxPro и др.

Серверы БД предназначены для организации  центров обработки данных в сетях  ЭВМ. Серверы БД обеспечивают обработку  запросов клиентских программ обычно с помощью операторов SQL. Примерами серверов БД являются: Microsoft SQL Server, InterBase и др.

В роли клиентских программ в общем  случае могут использоваться СУБД, электронные таблицы, текстовые  процессоры, программы электронной почты и др.

Средства разработки программ работы с БД могут использоваться для создания следующих программ:

• клиентских программ;
• серверов БД и их отдельных компонентов;
• пользовательских приложений.

По характеру использования  СУБД делят на многопользовательские (промышленные) и локальные (персональные).

Промышленные, СУБД представляют собой  программную основу для разработки автоматизированных систем управления крупными экономическими объектами. Промышленные СУБД должны удовлетворять следующим требованиям:

• возможность организации совместной параллельной работы многих пользователей;
• масштабируемость;
• переносимость на различные аппаратные и программные платформы;
• устойчивость по отношению к сбоям различного рода, в том числе наличие многоуровневой системы резервирования хранимой информации;
• обеспечение безопасности хранимых данных и развитой структурированной системы доступа к ним.

Персональные СУБД — это программное  обеспечение, ориентированное на решение задач локального пользователя или небольшой группы пользователей и предназначенное для использования на персональном компьютере. Это объясняет и их второе название — настольные. Определяющими характеристиками настольных систем являются:

• относительная простота эксплуатации, позволяющая создавать на их основе работоспособные пользовательские приложения;
• относительно ограниченные требования к аппаратным ресурсам.

По используемой модели данных СУБД разделяют на иерархические, сетевые, реляционные, объектно-ориентированные  и др. Некоторые СУБД могут одновременно поддерживать несколько моделей данных.

Для работы с данными, хранящимися  в базе, используются следующие типы языков: язык описания данных — высокоуровневый непроцедурный язык 
декларативного типа, предназначенный для описания логической 
структуры данных.

Современная СУБД должна обеспечивать очень широкий набор функций. Вот некоторые из них:

• поддержка логической модели данных (определение данных и оперирование с ними);
• восстановление данных (транзакции, журналирование, контрольные точки);
• управление одновременным доступом;
• конфиденциальность данных (безопасность с точки зрения несанкционированного доступа);
• самостоятельная оптимизация выполнения операции;

другие функции (администрирование, статистика, распределение данных и  т.д.).

 

СУБД реализует следующие основные функции низкого уровня:

* управление данными во внешней  памяти;

* управление буферами оперативной памяти;

* управление транзакциями;

* ведение журнала изменений  в БД;

* обеспечение целостности и  безопасности БД.

Реализация  функции управления данными во внешней  памяти обеспечивает организацию управления ресурсами в файловой системе ОС.

Необходимость буферизации данных обусловлена  тем, что объем оперативной памяти меньше объема внешней памяти. Буферы представляют собой области оперативной памяти, предназначенные для ускорения обмена между внешней и оперативной памятью. В буферах временно хранятся фрагменты БД, данные из которых предполагается использовать при обращении к СУБД или планируется записать в базу после обработки.

Механизм  транзакций используется в СУБД для  поддержания целостности данных в базе. Транзакцией называется некоторая неделимая последовательность операций над данными БД, которая отслеживается СУБД от начала и до завершения. Если по каким-либо причинам (сбои и отказы оборудования, ошибки в программном обеспечении, включая приложение) транзакция остается незавершенной, то она отменяется.

3. Организация и архитектура памяти ЭВМ.

Память – один из блоков ЭВМ, состоящий  из ЗУ и предназначенный для запоминания, хранения и выдачи информации (алгоритма обработки данных и самих данных).

Основными характеристиками отдельных  устройств памяти (запоминающих устройств) являются емкость памяти, быстродействие и стоимость хранения единицы  информации (бита).

Быстродействие (задержка) памяти определяется временем доступа и длительностью цикла памяти.

Время доступа представляет собой  промежуток времени между выдачей  запроса на чтение и моментом поступления  запрошенного слова из памяти. Длительность цикла памяти определяется минимальным временем между двумя последовательными обращениями к памяти.

Требования к увеличению емкости  и быстродействия памяти, а также  к снижению ее стоимости являются противоречивыми. Чем больше быстродействие, тем технически труднее достигается  и дороже обходится увеличение емкости памяти. Стоимость памяти составляет значительную часть общей стоимости ЭВМ.

Как и большинство устройств  ЭВМ, память имеет иерархическую  структуру. Обобщённая модель такой  структуры, отражающая многообразие ЗУ и их взаимодействие, представлена на рисунке 1.

Все запоминающие устройства обладают различным быстродействием и  емкостью. Чем выше уровень иерархии, тем выше быстродействие соответствующей  памяти, но меньше её емкость.

К самому высокому уровню – сверхоперативному – относятся регистры управляющих и операционных блоков процессора, сверхоперативная память, управляющая память, буферная память (кэш-память).

На втором оперативном уровне, более  низком, находится оперативная память (ОП), служащая для хранения активных программ и данных, то есть тех программ и данных, с которыми работает ЭВМ.

 

На следующем более низком внешнем  уровне размещается внешняя память.

Местная память или регистровая  память процессора. Входит в состав ЦП (регистры управляющих и операционных блоков процессора) и предназначена для временного хранения информации. Она имеет малую ёмкость и наибольшее быстродействие.

Построена на базе регистров общего назначения. РОН конструктивно совмещены  с процессором ЭВМ. Этот тип ЗУ используется для хранения управляющих  и служебных кодов, а также информации, к которой наиболее часто обращается процессор при выполнении программы.

Сверхоперативная память. Иногда в  архитектуре ЭВМ регистровая  память организуется в виде сверхоперативного  ЗУ с прямой адресацией. Такая память имеет то же назначение как и РОН, служит для хранения операндов, данных и служебной информации, необходимой процессору.

Управляющая память предназначена  для хранения управляющих микропрограмм  процессора (см. раздел Устройство управления микропрограммного типа). Выполнена в виде постоянного ЗУ (ПЗУ) или программируемого постоянного ЗУ (ППЗУ). В системах с микропрограммным способом обработки информации УП применяется для хранения однажды записанных микропрограмм, управляющих программ, констант и т.п.

Буферная память. В функциональном отношении кэш-память рассматривается как буферное ЗУ, размещённое между основной (оперативной) памятью и процессором.

Основное назначение кэш-памяти – кратковременное хранение и выдача активной информации процессору, что сокращает число обращений к основной памяти, скорость работы которой меньше, чем кэш-памяти. Кэш – память от английского cashe – тайник. Она не является программно доступной.

Поэтому она оказывает влияние  на производительность ЭВМ, но не влияет на программирование прикладных задач. В современных ЭВМ различают кэш первого и второго уровней. Кэш первого уровня интегрирована с блоком предварительной выборки команд и данных ЦП и служит, как правило, для хранения наиболее часто используемых команд. Кэш второго уровня служит буфером между ОП и процессором. В некоторых ЭВМ существует кэш память отдельно для команд и отдельно для данных.

ОП (ОЗУ) служит для хранения информации, непосредственно участвующей в  вычислительном процессе (происходящем в операционном устройстве – АЛУ).

Из ОЗУ в процессор поступают коды и операнды, над которыми производятся предусмотренные программой операции, из процессора в ОЗУ направляются для хранения промежуточные и конечные результаты обработки информации. ОЗУ имеет сравнительно большую ёмкость и высокое быстродействие, однако меньшее, чем ЗУ сверхоперативного уровня.

Внешняя память (ВнП) используется для  хранения больших массивов информации в течении продолжительного времени. Обычно ВнП не имеет непосредственной связи с процессором. Обмен информацией носит групповой характер, что значительно сокращает время обмена. ВнП обладает сравнительно низким быстродействием (поиск информации). В качестве носителя используются магнитные диски (гибкие и жёсткие), лазерные диски (CD-ROM) и др.

Сравнительно небольшая емкость оперативной памяти (8 – 64 Мбайта) компенсируется практически неограниченной емкостью внешних запоминающих устройств.

Однако эти устройства сравнительно медленные – время обращения за данными для магнитных дисков составляет десятки микросекунд. Для сравнения: цикл обращения к оперативной памяти (ОП) составляет 50 нс. Исходя из этого, вычислительный процесс должен протекать с возможно меньшим числом обращений к внешней памяти.

Рост производительности ЭВМ проявляется  в первую очередь в увеличении скорости работы процессора. Быстродействие ОП также растет, но все время отстает от быстродействия аппаратных средств процессора потому, что одновременно происходит опережающий рост ее емкости, что делает более трудным уменьшение времени цикла работы памяти.

Вследствие этого быстродействие ОП оказывается недостаточным для  обеспечения требуемой производительности ЭВМ.

Проявляется это в несоответствии пропускных способностей процессора и  памяти. Для выравнивания их пропускных способностей и предназначена  сверхоперативная буферная память небольшой емкости (как правило, не более 512 Кбайт) и повышенного быстродействия.

Основные характеристики памяти:

Емкость (обозначается С) с диапазоном: 1 байт (регистр памяти) – n*100Гбайт (винчестер, оптический диск).

Быстродействие (обозначается Т) с диапазоном: n* 1нсек (регистровая память) – n* 10 секунд (магнитная лента, оптический диск).

Чем больше емкость памяти, тем  обычно меньше ее быстродействие. Для  преодоления противоречия емкости  и быстродействия используется иерархическая организация памяти (см.ниже).

Основные параметры, характеризующие  быстродействие памяти:

а) t _{ВЫБОРКИ} – время от запуска памяти для считывания данного и до появления его в буферном регистре (не включает установку и дешифрацию адреса).

б) t _{ОБРАБОТКИ} – время, затраченное на чтение данного в двух последовательных циклах чтение и запись данных по разным адресам (включая время задания адреса и его дешифрации).