Лекции по автоматизации и управлению

Подождите немного. Документ загружается.

Вопрос №26. Общая концепция и типы структур

распределенных баз данных

Распределенная база - это база, распределенная на нескольких

установках, но обеспечивается доступ к единственному информационному

пространству. Для таких баз характерно наличие информационно -

вычислительной сети. Архитектура распределенной базы должна

соответствовать архитектуре сети (т.к. нет протоколов сети).

Структура распределенной базы бывает двух видов: однородная

неоднородная.

Однородная база данных распределена на сегменты по функциональному

признаку. Доступ осуществляется через единую сущность если таблицы не

пересекаются. Обработка клиент - сервер затруднительна(т.к. на некоторых

машинах нагрузка растет не пропорционально). Однородные базы применяются

в основном для кольцевых сетей.

Неоднородные базы в свою очередь делятся на централизованные и

децентрализованные.

В децентрализованных базах каждый пользователь может иметь свой

сегмент который должен быть скопирован на центральный сервер. Вся

обработка идет на машине пользователя. Процедура транзакции должна

заканчиваться стиранием рабочей копии.

В централизованных базах работу конечного пользователя можно

организовать на упрощенных терминалах. Вся обработка информации

производится на центральном сервере клиенту выдается готовый ответ.

Центральный сервер должен быть дубль машиной (работают одновременно две

машины одна ведущая другая ведомая в случае разногласий должен вмешаться

администратор ).

Вопрос №27. Жизненный цикл базы данных

Жизненный цикл - это развитие системы базы данных во времени.

Поэтому жизненный цикл базы данных можно разбить на следующие основные

стадии:

 Проектирование;

 Эксплуатация;

 Вывод из эксплуатации.

Проектирование.

На стадии проектирования разрабатываются технический и рабочий проекты.

Техническое проектирование.

Во время технического проектирования базы данных проектировщик должен

проделать следующую работу:

1. Обследовать предметную область автоматизации.

2. Определить объекты и перечень их атрибутов, для каждого объекта выделить

первичные ключи и провести нормализацию.

3. Установить все структурные, иерархические связи между объектами и все

запросные связи, обеспечивающие обработку всех запросов пользователей и баз

данных. Начертить схему проекта со всеми объектами и связями.

4. Выработать технологию обслуживания базы данных

5. Выбрать компьютер и инструментальные средства (конкретную СУБД) для

реализации.

6. Проверить корректность проекта.

7. Определить сроки реализации банка данных.

Рабочее проектирование.

На стадии рабочего проектирования базы данных необходимо проделать

следующие работы:

1. Описать средствами СУБД и ввести в ЭВМ схемы всех отношений.

2. Разработать интерфейсы пользователей с базой данных.

3. Разработать программное обеспечение базы данных для всех приложений.

4. Заполнить базу данных контрольными данными и отладить ее.

5. Разработать контрольные примеры, провести тестирование системы и

скорректировать технологию ее обслуживания.

6. Составить необходимые инструкции по системе и обучить пользователей.

Эксплуатация.

Ввод в эксплуатацию банков данных довольно длительный и сложный

процесс, который предусматривает:

 Организацию сбора информации

 Заполнение БД

 Сдачу БД в эксплуатацию

 Реорганизация и реструктуризация при эксплуатации

Вывод из эксплуатации.

Существует правило, что сведенья из Базы Данных не должны уничтожаться, а

передаются в Государственный архив. Срок хранения в архиве определяется

ценностью информации. Так данные о заработной плате хранятся 75 лет. В

архиве все хранится на магнитных лентах, поэтому вся База Данных

переносится на твердый носитель. Выгрузка Базы Данных организовывается не

по записям, а по полям. При этом может возникнуть сбой, если сдвинулся один

из реквизитов. Поэтому при выгрузке Базы Данных происходит подсчет

контрольных сумм в двоичном виде по строкам и по столбцам для нахождения

сбоя в Базе Данных. Но при восстановлении утерянных символов существует

опасность (10 процентов) получения неверного результата. Поэтому лучше

заново загрузить блок. В этом случае надежность гарантируется.

Вопрос №28. Статические и динамические структуры

данных, их особенности.

Ответ:

Существуют динамические и статические объекты. У обычные

переменные сразу после её описания резервируется область памяти, и эта

область закрепляется за переменной на все время работы программы. Такого

рода переменные называют статическими переменными. Часто бывает так,

что какая-то переменная нужна не на всё время выполнение программы, а

только на какую-то часть этого времени. Такие временные программные

объекты могут занимать значительный объем памяти и одновременное

существование всех таких объектов может потребовать столь большого объема

машинной памяти, что соответствующая программа просто не сможет

разместиться в ограниченной оперативной памяти машины. Переменные

которые могут резервировать область памяти, а затем снова освобождать во

время выполнения программы стали называть динамическими. Динамические

объекты будут возникать в процессе выполнения программы, а действия над

ними необходимо задавать уже до выполнения.

В Паскале для работы с динамическими объектами предусматривается

специальный тип переменных, так называемый ссылочный тип. Каждому

динамическому объекту в программе сопоставляется статическая переменная

ссылочного типа. В терминах этих ссылочных переменных обосновываются

действия над соответствующими динамическими объектами.

Динамические объекты и ссылки:

<имя ссылочного типа> = ^ <имя типа>,

где

^ - называемая «крышка», признак ссылочного типа,

<имя типа> - это имя либо статического, либо ранее описанного типа

значения.

Рассмотрим листинг программы написанный на языке Паскаль:

Uses

Crt;

Type

masiv = array[1..10] of Integer;

DinMas = ^masiv;

RefMas = ^Real;

Var

p, d :Integer;

: ^ char;

RabMas

:DinMas;

RefMas

: array [1..15] of RefReal;

:Integer;

Begin

End;

Значение переменной р может быть ссылкой на динамический объект

целого типа. Значение переменной q - ссылка на динамический объект

литерного типа. Значение переменной RabMas - ссылка на динамический

объект значение, которого является массив из 10 целых чисел. Значения

статических ссылочных переменных указывают место в памяти

соответствующего динамического объекта. поэтому переменные ссылочного

типа часто называют указателями.

Динамическому объекту в отличие от статических не дается имен в

обычном понимание этого слова. Для ссылки на динамический объект в

Паскале имеется такое понятие как переменная с указателем:

<имя переменной с указателем> = <ссылочная переменная> ^ ,

где

<ссылочная переменная> - это имя той статической переменой ссылочного

типа, которая в программе поставлена в соответствие данному динамическому

типу.

«Крышка» после ссылочной переменной свидетельствует о том, что

здесь речь идет не о значении ссылочной переменной, а о значении того

программного объекта на которой указывает эта ссылочная переменная.

Отличия использования динамических переменных от статических

переменных:

 вместо описания самих динамических переменных в программе даются

описания указателей(статических переменных ссылочного типа)

поставленных в соответствие динамическим переменным;

 в подходящем месте программы должно быть представлено порождение

каждой из динамической переменной (в Паскале процедура New);

 для ссылки на динамическую переменную используется переменная с

указателем.

Если в процессе выполнения программы некоторая динамический объект

созданный ранее становиться не нужным, то его можно уничтожить, что

позволит освободить оперативную память, которую он занимал.

Вопрос №29. Основные технологии программирования.

Нисходящая и восходящая технологии

программирования.

Ответ:

Методы регламентирующие высокий профессиональный уровень

написания программ независимо или почти независимо от языка, операционной

системы ЭВМ и решаемой задачи:

*5 система методов, способов и приемов разработки и отладки

программ;

*6 совокупность организационно-административных и инженерно-

технических средств поддерживающих создание, документирования,

распространения и сопровождения программного продукта.

Для описания этих средств применяются графы, диаграммы и т.п.

Унифицируется и стандартизируются административно-управленческие приемы

и средства, коммуникатируются документация. Регламентируется этапность

жизненного цикла программного продукта и применительно к этим этапам,

разрабатывается нормативы производительного труда, надежность и качества

изделий.

Основой технологии программирования служит модульность программы

главной чертой которой является:

 стандартизация;

 паспортизация модулей;

 межмодульный интерфейс;

 унификация.

Технология программирования базируется на поэтапном построение

программ, т. е. нисходящее и восходящее проектирование. Необходимость

перехода к нисходящему проектированию при создании больших систем

программного обеспечения стала очевидной в результате неудачных попыток

по созданию программ из методов восходящего проектирования. Метод

восходящего проектирования заключается в том, что вначале разрабатывается

отдельные модули на языке низкого уровня, а затем они объединяются в

систему. Поэтому недостатки проекта часто обнаруживаются только при

отладке программного комплекса, т. е. оказывается, что множество модулей

было написано и проверено только для того, чтобы быть затем забракованными.

В противоположность этому при нисходящем проектировании сначала пишут и

проверяются управляющие программы, а функциональные модули добавляют в

процессе разработки системы. Таким образом, создание системы происходит

путем её расширения уровень за уровнем с проверкой и объединением модулей

в процессе программирования, а не после её окончания. На каждом уровне

процесса проектирования отрабатываются программы обслуживания и

определяются данные.

Нисходящее проектирование систем программного обеспечения обычно

начинается с логического проектирования, обеспечивающего согласованную

работу нескольких модулей, которым необходим доступ к совместно

используемым данным.

Легко заметить, что преимущество нисходящего проектирования по

сравнению с восходящим есть преимущество процесса при наличии обратной

связи по сравнению с процессом без обратной связи. При восходящем

проектировании программы не проверяются как составная часть системы до

окончания разработки. При нисходящем же проектирование их проверяют

сразу, в контуре системы. Если допущены ошибки в проектирование или в

программирование, нисходящее проектирование позволяет обнаружить их на

ранних этапах, когда программа еще находиться у разработчика. Восходящее же

проектирование приводит к ошибкам, которые могут быть обнаружены только

при комплексной отладки, когда разработчик модуля уже переключился на

другую работу.

Разрабатывать программы с использованием метода нисходящего

проектирования сложнее, чем применяя метод восходящего проектирования, но

затраченные усилия окупаются на этапе объединения и отладки. Реализация

метода нисходящего проектирования дает возможность предвидеть, что будет

представлять собой система не только по окончанию разработки, но и на

каждой промежуточной стадии. Продемонстрируем это на примере

строительства моста. При проектирование моста на бумаге сначала изображают

ферму, затем другие детали моста, в том числе опоры. Но для строительства

моста нужен конструкторский план размещения каждой фермы и их соединений

с помощью опор.

Разработка системы программного обеспечения методом восходящего

проектирования напоминает проектирование моста на бумаге. Нужен только

окончательный проект, и тогда можно надеяться, что и без конструкторского

плана все пойдёт гладко. К сожалению, людям, в том числе и конструкторам,

свойственно ошибаться, поэтому реализация этого подхода сопровождается

рядом трудностей.

Нисходящее проектирование систем программного обеспечения схоже с

реальным строительством моста. Нахождение главного звена проекта является

важной и значительной технической проблемой. Главное звено - это то, которое

разрабатывается как часть системы в первую очередь и является основой для

разработки промежуточных и окончательных программ в непрерывном

итерационном процессе, включающем кодирование, объединение модулей и

тестированием.

Вопрос №30.Алгоритмические языки высокого уровня,

их сравнительные характеристики.

Ответ:

Для сравнения выбраны два языка высокого уровня: Паскаль и Си.

Предпосылки.

Программы, написанные на языке Паскаль, отличаются большей надежностью,

чем программы, написанные на языке Си. Основной причиной этого является

сильная типизация в языке Паскаль, а кроме того, наличие в языке Паскаль

более богатого набора типов данных. Это обеспечивает «удобочитаемость» и

более высокую мобильность программ, написанных на Паскале, по сравнению с

программами, написанными на Си. Однако в силу своей гибкости и отсутствия

ограничений язык Си обеспечивает возможность использования его в более

широком спектре областей применения.

Типы данных.

Наиболее существенное различие между Си и Паскалем - в трактовке типов

данных в каждом из них. Если первый является результатом эволюционного

развития безтиповых языков программирования, то второй был создан под

влиянием языков программирования и развитой типизацией данных.

Язык программирования является языком программирования с сильной

типизацией данных, если:

 каждый объект в этом языке программирования принадлежит точно одному

из существующих в этом языке в этом языке программирования;

 преобразование типов осуществляется только путем преобразования

значений из одного типа в другой;

 преобразование типов не производится путем трактовки представления

значения как данных различных типов.

2. Сравнение особенностей языков СИ и ПАСКАЛЯ

2.1. Типы данных.

2.1.1. Описание переменных.

В языке Си описание переменных выглядит следующим образом:

[класс_памяти] [тип][список_переменных]

Область действия переменной зависит от связанного с этой переменной

класса памяти и места в программе, где помещено описание этой переменной.

Областью действия переменной может быть составной оператор или блок,

функция, файл с исходным текстом, совокупность всех файлов с исходными

текстами. Время жизни переменной определяется связанным с этой переменной

классом памяти и может совпадать с временем выполнения составного

оператора или блока, функции, программы.

Описание переменных в Си может сопровождаться их инициализацией

определенным значением. Однако переменные, имеющие структурированные

типы (например, массивы), могут быть инициализированы в процессе их

описания только в том случае, если они являются статическими. По умолчанию

статические переменные инициализируются значением 0. Следствием этого

является отсутствие возможности обнаружения ошибок, связанных с

неправильной инициализацией переменных.

В языке Паскаль описание переменных выглядит следующим образом:

var список_переменных: тип

Описание переменных в Паскале не может сопровождаться их

инициализацией определенным значением. Поэтому инициализация

переменных обязательно должна осуществляться до их использования с

помощью оператора присваивания или ввода. Переменная является локальной

по отношению к процедуре, внутри которой она описана, и глобальной по

отношению к процедурам, вложенным в процедуру, внутри которой она

описана. Время жизни переменной совпадает с временем выполнения

процедуры, внутри которой она описана.

В Паскале массивы различного размера имеют различный тип. Это

приводит к тому, что невозможно написать подпрограмму, аргументом которой

является массив произвольного размера. По этой причине, например,

невозможно создать библиотеку подпрограмм общего назначения для работы со

строками.

В языке Си индексы массивов могут быть только целого типа и всегда

начинаются с нуля. В Паскале в качестве индексов массивов могут быть

использованы константы и переменные любого скалярного типа, кроме

вещественного.

2.1.2. Базовые типы данных.

В языке Си можно выделить три типа данных: символьный, целый и

вещественный. Язык Си предполагает три размера целых значений и два

размера вещественных. Для манипуляции отдельными битами и адресами

значения могут использоваться как беззнаковые.

В языке Паскаль имеется четыре стандартных скалярных типа данных:

булевский, символьный, целый, вещественный. Кроме того, программист имеет

возможность конструировать новые скалярные типы путем перечисления всех

возможных значений. Речь идет о скалярных перечисляемых типах. Например:

type day = (sun, mon, tue, wed, thu, fri, sat)

Значения нового типа будут представляться идентификаторами, которые

будут константами этого нового типа. Теперь имеется возможность описания

переменны нового типа:

var d1,d2: day

В Паскале имеется возможность конструировать новые скалярные типы

данных путем выделения поддиапазона из одного ранее определенного

скалярного типа данных за счет указания нижней и верхней границ этого

поддиапазона.

Type

weekday = ( mon .. fri); { поддиапазон типа }

digit = ‘0’ . . ‘9’; {поддиапазон множества допустимых

символов}

2.1.3. Символические константы.

В языке Си определение символической константы реализовано как

макроопределение, обрабатываемое препроцессором транслятора с языка Си.

Например

# define DAYS 29 { присваивается значение}

# define WEEK (DAYS /7 ) { присваивается значение

выражения}

В языке Паскаль описание символической константы осуществляется с

помощью служебного слова const. Например,

const имя = значение

Значения в описаниях символических констант могут быть любого из

скалярных типов. Использовать выражения при описании символических

констант в Паскале запрещается.

2.1.4. Указатели

Указатели в языке Си могут указывать на объекты различных типов. В

отличие от языка Си в языке Паскаль ссылки (указатели) используются только

для доступа к динамическим объектам специфицированного типа. Ссылки не

могут использоваться в Паскале для доступа к объектам, описанным явным

образом.

Выделение и освобождение памяти не является частью языка Си, в то

время как они являются частью языка Паскаль. При использовании Паскаля о

выделении памяти для размещения некоторого объекта памяти заботится сам

транслятор с языка Паскаль. При использовании Си ответственность за

выделение памяти для размещения некоторого объекта возлагается на

программиста, который должен явно указать размер выделяемой памяти, а это

служит дополнительным потенциальным источником ошибок.

2.2. Операторы.

Управляющие конструкции в языках Си и Паскаль похожи, но есть

некоторые отличия.

Имеющийся в Си оператор-переключатель switch обеспечивает нахождение

необходимой ветви, выполнение списка операторов , соответствующего этой

ветви, и списка операторов, соответствующих всем следующим за ней ветвям.

Чтобы ограничиться лишь списком операторов, соответствующим найденной

ветви, необходимо в качестве последнего оператора в этом списке использовать

оператор завершения break, который обеспечивает выход из оператора -

переключателя switch. Это является недостатком, поскольку ухудшает

«удобочитаемость», надежность и модифицируемость программ, особенно в тех

случаях, когда для различных альтернатив используются частично -

перекрывающиеся фрагменты. В Паскале оператор варианта case обеспечивает

выбор одной из взаимоисключающих альтернатив, что более удобно по

сравнению по switch в Си. Однако case в Паскале не обеспечивает возможности

выполнения некоторых действий, если среди ветвей отсутствует необходимая

(такая возможность легко обеспечивается оператором-переключателем switch в

Си с помощью служебного слова default ). Это неудобно, поскольку требует

перед выполнение case явным образом выявлять наличие такой ситуации.

В языке Си отсутствует оператор цикла, аналогичный оператору цикла

for в Паскале, в котором он гарантированно завершается, а направление

изменения переменной цикла (увеличение и уменьшение) в нем определено