Основы компьютерных технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ПСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра

“Информационные системы и технологии”

Контрольная работа

по учебному курсу

«Основы компьютерных технологий»

Псков

2012

1. Технология хранения, поиска и сортировки информации

1.1 Основные понятия баз данных

В современных базах данных хранятся не только данные, но и информация.

База данных (БД)- организованная структура, предназначенная для хранения информации. Современные БД позволяют размещать в своих структурах не только данные, но и методы (т.е. программный код), с помощью которых происходит взаимодействие с потребителем или другими программно-аппаратными комплексами.

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.

Структура простейшей базы данных

Если в БД нет никаких данных(пустая база ), то это все равно полноценная БД, т.к. она содержит информацию о структуре базы.

Структура базы определяет методы занесения данных и хранения их в базе. БД могут содержать различные объекты. Основными объектами БД являются таблицы. Простейшая база данных имеет хотя бы одну таблицу. Структура простейшей базы данных тождественно равна структуре ее таблицы.

Структуру двумерной таблицы образуют столбцы и строки. Их аналогами в структуре простейшей базы данных являются поля и записи.

Если записей в таблице нет, то ее структура образована набором полей. Изменив состав полей базовой таблицы (или их свойства), тем самым изменяем структуру данных, и, соответственно, получаем новую базу данных.

Поля БД определяют групповые свойства данных, записываемых в ячейки, принадлежащие каждому из полей. Например, свойства полей могут быть такими: имя поля, тип поля, размер поля, формат поля, маска ввода, подпись, значение по умолчанию, условие на значение, обязательное поле, индексированное поде, пустые строки, и т.д. Типы данных: текстовый, числовой, денежный, дата/время, счетчик, поле мемо (большой объем текста), логический, поле объекта OLE (для мультимедийных объектов), гиперссылка, место подстановок.

1.2 Объекты базы данных

БД может содержать разные типы объектов. Каждая СУБД может реализовывать свои типы объектов.

Таблицы - основные объекты любой БД, в которых хранятся все данные, имеющиеся в базе, и хранится сама структура базы (поля, их типы и свойства).

Отчеты - предназначены для вывода данных, причем для вывода не на экран, а на печатающее устройство (принтер). В них приняты специальные меры для группирования выводимых данных и для вывода специальных элементов оформления, характерных для печатных документов (верхний и нижний колонтитулы, номера страниц, время создания отчета и другое).

Страницы или страницы доступа к данным - специальные объекты БД, выполненные в коде HTML , размещаемые на web -странице и передаваемые клиенту вместе с ней. Сам по себе объект не является БД, посетитель может с ее помощью просматривать записи базы в полях страницы доступа. Т.о., страницы - интерфейс между клиентом, сервером и базой данных, размещенным на сервере.

Макросы и модули - предназначены для автоматизации повторяющихся операций при работе с системой управления БД, так и для создания новых функций путем программирования. Макросы состоят из последовательности внутренних команд СУБД и являются одним из средств автоматизации работы с базой. Модули создаются средствами внешнего языка программирования. Это одно из средств, с помощью которых разработчик БД может заложить в нее нестандартные функциональные возможности, удовлетворить специфические требования заказчика, повысить быстродействие системы управления, уровень ее защищенности.

Классификация СУБД

В зависимости от архитектуры построения системы управления базами СУБД могут подразделяться на следующие типы:

1.Иерархические

2.Многомерные

3.Реляционные

4.Сетевые

5.Объектно-ориентированные

6.Объектно-реляционны

Файловые системы

Представим себе, что имеется некоторый носитель информации определенной емкости, устройство для чтения-записи на этот носитель в режиме произвольного доступа и прикладные программы, которые используют конкретный носитель для ввода-вывода информации во внешнюю память. В этом случае, каждая прикладная программа должна знать где и в каком месте хранятся необходимые данные. Так как прикладных программ больше, чем носителей информации, то несколько прикладных программ могут использовать один накопитель. Что произойдет, если одной из прикладных программ потребуется дозаписать свои данные на диск? Может произойти наложение: ситуация в которой данные одной программы будут перезаписаны другой программой. Важным шагом в развитии информационных систем явился переход к использованию централизованных систем управления файлами. С точки зрения прикладной программы, файл - именованная область внешней памяти, в которую можно записывать данные, и из которой можно их считывать. Для того чтобы была возможность считать информацию из какой либо области внешней памяти необходимо знать имя этого сектора(имя файла), размер самой области и его физическое расположение. Сама система управления файлами выполняет следующие функции:

- распределение внешней памяти;

- отображение имеет файлов в соответствующие адреса во внешней памяти;

- обеспечение доступа к данным.

Рассмотрение особенностей реализации отдельных систем управления файлами выходит за рамки данной темы. На данном этапе достаточно знать, что прикладные программы видят файл как линейную последовательность записей и могут выполнить над ним ряд операций. Основные операции с файлами в СУФ:

- создать файл (определенного типа и размера)

- открыть ранее созданный файл

- прочитать из файла определенную запись

- изменить запись

- добавить запись в конец файла

СУБД крупных ЭВМ

Данный этап развития связан с организацией баз данных на больших машинах типа IBM 360/370, ЕС-ЭВМ и различных моделях фирмы Hewlett Packard. В таком случае информация хранилась во внешней памяти центральной ЭВМ. Пользователями баз данных были фактически задачи, запускаемые в основном в пакетном режиме. Интерактивный режим доступа обеспечивался с помощью консольных терминалов, которые не обладали собственными вычислительными ресурсами (процессором, оперативной памятью, внешней памятью) и служили только устройствами ввода-вывода для центральной ЭВМ. Программы доступа к БД писались на различных языках программирования и запускались как обычные числовые программы. Особенности данного этапа:

Все СУБД базируются на мощных мультипрограммных ОС (Unix и др.).

· Поддерживается работа с централизованной БД в режиме распределенного доступа. Функции управления распределением ресурсов выполняются операционной системой.

· Поддерживаются языки низкого манипулирования данными, ориентированные на навигационные методы доступа к данным. Значительная роль отводится администрированию данных.

· Проводятся серьезные работы по обоснованию и формализации реляционной модели данных. Была создана первая система (System R), реализующая идеологию реляционной модели данных.

· Проводятся теоретические работы по оптимизации запросов и управлению распределенным доступом к централизованной БД, было введено понятие транзакции.

· Большой поток публикаций по всем вопросам теории БД. Результаты научных исследований активно внедряются в коммерческие СУБД.

· Появляются первые языки высокого уровня для работы с реляционной моделью данных (SQL), однако отсутствуют стандарты для этих языков.

Настольные СУБД

Компьютеры стали ближе и доступнее каждому пользователю. Исчез благоговейный страх рядовых пользователей перед непонятными и сложными языками программирования. Появилось множество программ, предназначенных для работы неподготовленных пользователей. Простыми и понятными стали операции копирования файлов и переноса информации с одного компьютера на другой, распечатка текстов, таблиц и других документов. Системные программисты были отодвинуты на второй план. Каждый пользователь мог себя почувствовать полным хозяином этого мощного и удобного устройства, позволяющего автоматизировать многие аспекты собственной деятельности. И, конечно, это сказалось и на работе с базами данных. Новоявленные СУБД позволяли хранить значительные объемы информации, они имели удобный интерфейс для заполнения, встроенные средства для генерации различных отчетов. Эти программы позволяли автоматизировать многие учетные функции, которые раньше велись вручную. Постоянное снижение цен на персональные компьютеры сделало такое ПО доступным не только для организаций и фирм, но и для отдельных пользователей. Компьютеры стали инструментом для ведения документации и собственных учетных функций. Это все сыграло как положительную, так и отрицательную роль в области развития баз данных. Кажущаяся простота и доступность персональных компьютеров и их программного обеспечения породила множество дилетантов. Много было создано систем-однодневок, которые не отвечали законам развития и взаимосвязи реальных объектов. Однако доступность персональных компьютеров заставила пользователей из многих областей знаний, которые ранее не применяли вычислительную технику в своей деятельности, обратиться к ним. И спрос на развитые удобные программы обработки данных заставлял поставщиков программного обеспечения поставлять все новые системы, которые принято называть настольными СУБД. Значительная конкуренция среди поставщиков заставляла совершенствовать эти конфигурации, предлагая новые возможности, улучшая интерфейс и быстродействие систем, снижая их стоимость. Наличие на рынке большого числа СУБД, выполняющих сходные функции, потребовало разработки методов экспорта-импорта данных для этих систем и открытия форматов хранения данных. Но и в этот период появлялись любители, которые вопреки здравому смыслу разрабатывали собственные СУБД, используя стандартные языки программирования. Это был тупиковый вариант, потому что дальнейшее развитие показало, что перенести данные из нестандартных форматов в новые СУБД было гораздо труднее, а в некоторых случаях требовало таких трудозатрат, что легче было бы все разработать заново, но данные все равно надо было переносить на новую более перспективную СУБД. И это тоже было результатом недооценки тех функции, которые должна была выполнять СУБД. Особенности этого этапа следующие:

Стандартизация высокоуровневых языков манипулирования данными (разработка и внедрение стандарта SQL92 во все СУБД).

Все СУБД были рассчитаны на создание БД в основном с монопольным доступом. И это понятно. Компьютер персональный, он не был подсоединен к сети, и база данных на нем создавалась для работы одного пользователя. В редких случаях предполагалась последовательная работа нескольких пользователей, например, сначала оператор, который вводил бухгалтерские документы, а потом главбух, который определял проводки, соответствующие первичным документам.

Большинство СУБД имели развитый и удобный пользовательский интерфейс. В большинстве существовал интерактивный режим работы с БД как в рамках описания БД, так и в рамках проектирования запросов. Кроме того, большинство СУБД предлагали развитый и удобный инструментарий для разработки готовых приложений без программирования.

Во всех настольных СУБД поддерживался только внешний уровень представления реляционной модели, то есть только внешний табличный вид структур данных.

При наличии высокоуровневых языков манипулирования данными типа реляционной алгебры и SQL в настольных СУБД поддерживались низкоуровневые языки на уровне отдельных строк таблиц.

В настольных СУБД отсутствовали средства поддержки ссылочной и структурной целостности базы данных. Эти функции должны были выполнять приложения, однако скудость средств разработки приложений иногда не позволяла это сделать, и в этом случае эти функции должны были выполняться пользователем, требуя от него дополнительного контроля при вводе и изменении информации, хранящейся в БД.

Наличие монопольного режима работы фактически привело к вырождению функций администрирования БД.

Сравнительно скромные требования к аппаратному обеспечению со стороны настольных СУБД. Вполне работоспособные приложения, разработанные, например, на Clipper, работали на PC 286. В принципе, их даже трудно назвать полноценными СУБД. Яркие представители этого семейства -- очень широко использовавшиеся до недавнего времени СУБД Dbase (DbaseIII+, DbaseIV), FoxPro, Clipper, Paradox.

2. Компьютерные коммуникации

2.1 Причины использования компьютерных сетей

В настоящее время локальные вычислительные (ЛВС) получили очень широкое распространение. Это вызвано несколькими причинами:

- объединение компьютеров в сеть позволяет значительно экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание компьютеров (достаточно иметь определенное дисковое пространство на файл-сервере (главном компьютере сети) с установленными на нем программными продуктами, используемыми несколькими рабочими станциями);

- локальные сети позволяют использовать почтовый ящик для передачи сообщений на другие компьютеры, что позволяет в наиболее короткий срок передавать документы с одного компьютера на другой;

- локальные сети, при наличии специального программного обеспечения (ПО), служат для организации совместного использования файлов (к примеру, бухгалтеры на нескольких машинах могут обрабатывать проводки одной и той же бухгалтерской книги).

Кроме всего прочего, в некоторых сферах деятельности просто невозможно обойтись без ЛВС. К таким сферам относятся: банковское дело, складские операции крупных компаний, электронные архивы библиотек и др. В этих сферах каждая отдельно взятая рабочая станция в принципе не может хранить всей информации (в основном, по причине слишком большого ее объема). Сеть позволяет ИЗБРАННЫМ (зарегистрированным на файл-сервере) пользователям получать доступ к той информации, к которой их допускает оператор сети.

2.2 Виды компьютерных сетей

Существует три основных вида компьютерных сетей:

- локальная вычислительная сеть (ЛВС);

- региональная вычислительная сеть (РВС);

- глобальная вычислительная сеть (Internet).

Кроме того, каждая из перечисленных сетей может быть:

- Односерверной - сеть обслуживается одним файл-сервером (ФС);

- Многосерверной - сеть обслуживается несколькими ФС;

- Распределенной - Две или более локальных сетей, соединенных внутренним или внешним мостами (мост или межсетевое соединение управляет процессом обмена пакетами данных из одной кабельной системы в другую).

Пользователи распределенной сети могут использовать резервы (такие как: файлы, принтеры или дисковые драйвы) всех соединенных локальных сетей;

- Многосерверной локальной - когда локальная сеть обслуживается более чем одним файл-сервером;

- Многосерверной распределенной.

Также ЛВС могут быть одноранговыми (все компьютеры в сети равноправны, т.е. нет ФС, Любая рабочая станция может получить доступ к любой другой рабочей станции) и с централизованным управлением (выделенным сервером).

Локальная сеть - это группа компьютеров, которые могут связываться друг с другом, совместно использовать периферийное оборудование (например, жесткие диски, принтеры и т.д.) и обращаться к удаленным центральным ЭВМ или другим локальным сетям. Локальная сеть может состоять из одного или более файл-серверов, рабочих станций и периферийных устройств. Пользователи сети могут совместно использовать одни и те же файлы (как файлы данных, так и файлы программ), посылать сообщения непосредственно между рабочими станциями и защищать файлы с помощью мощной системы защиты.

Основными видами локальных вычислительных сетей являются Ethernet и ARCNET.

Причем Ethernet может иметь несколько типов кабеля:

- тонкий кабель Ethernet - иначе называется “Thinnet”. Имеет ряд преимуществ, таких как использование более дешевого кабеля по сравнению с системой толстого кабеля Ethernet и использование аппаратуры, которую проще устанавливать;

- толстый кабель Ethernet (также известная как “Thicknet”) получила свое название благодаря используемому в ней стандартному, или толстому кабелю Ethernet. Толстый кабель позволяет включать в систему большее количество компьютеров и увеличивать расстояние между компьютерами. Однако этот кабель дороже, а его установка сложнее по сравнению с тонким кабелем Ethernet;

- витая пара Ethernet. Преимущество системы Ethernet на витой паре в том, что кабель дешевле по сравнению с перечисленными выше кабелями, а его установка проще. Наравне с приведенными выше способами подключения встречается способ Token-ring. Одним из преимуществ системы является прогнозируемость: одна часть системы может испортиться, но все-таки не остановится. Также, система поддерживается программным обеспечением для больших ЭВМ фирмы IBM, что может в некоторых ситуациях принести выгоду. Слабые стороны системы в сравнении с другими системами заключаются в дороговизне и усложненности кабелей. К тому же, в некоторых случаях трудно вести поиск неисправностей.

Региональная сеть - это города, объединенные в сеть посредством расположенных в них компьютерах.

К глобальной вычислительной сети следует отнести Internet. На данный момент это единственная сеть, объединяющая целые государства. На данный момент американскими компаниями ведутся разработки по созданию альтернативной глобальной сети.

2.3 Способы организации (топологии) компьютерных сетей

Физическое расположение компонентов сети (кабели, станции, шлюзы, разветвители и т.д.). Имеется три основных топологии: звезда, кольцо и шина.

В сетях с топологией "звезда" рабочие станции подключаются непосредственно к файл-серверу, но не соединены друг с другом.

В сетях с топологией "кольцо" файл-сервер и рабочие станции соединены кабелем в кольцо;

сообщения рабочей станции могут проходить через несколько других рабочих станций до того, как они достигнут файл-сервера. В сети с топологией "шина" все рабочие станции и файл-сервер подключаются к центральному кабелю, называемому шиной.

2.4 Обзор сетевых операционных систем

В мире существует очень большое количество сетевых операционных систем. Среди наиболее удачных из них хотелось бы отметить Unix, NovellNetWare и WindowsNT Server. Все эти системы позволяют организовывать файл-серверы, вести картотеку пользователей, ограничивать права клиентов файл-сервера, выделять ресурсы рабочим станциям. Каждая из этих систем удовлетворяет критериям надежности, отказоустойчивости и что самое главное - безопасности.

Помимо систем, главной функцией которых является организация файл-сервера, существуют системы, обеспечивающие работу пользователя в сети. К числу таких операционных систем следует отнести (в хронологическом порядке) Novell DOS, WindowsforWorkgroups, Windows95-98, WindowsNTWorkstation. Причем последние операционные системы содержат не только утилиты, позволяющие осуществлять доступ к локальным сетям, но и утилиты доступа к Internet.

2.5 Удаленный доступ и удаленное управление сервером

Многие программные пакеты для удаленной связи реализуют удаленное управление, а не удаленный доступ. При удаленном управлении локальный компьютер (тот, на котором вы работаете) используется как неинтеллектуальный терминал для взаимодействия с удаленной машиной, с которой установлена связь. Нажатия клавиш и кнопок мыши передаются на удаленный компьютер и управляют его пользовательским интерфейсом. Все вычислительные операции выполняются на удаленном компьютере, а вывод (видео) поступает обратно по низкоскоростной линии компьютеру-терминалу.

Удаленное управление кардинально отличается от удаленного доступа, при котором локальный компьютер подключается к удаленному как клиент локальной сети. При удаленном доступе все вычислительные операции выполняются на локальном компьютере. Он считывает денные с удаленного компьютера и передает их обратно.

Удаленное управление избавлено от неравномерности в работе - «быстрых» и «медленных» периодов из-за ожидания, возникающего при удаленном доступе. Принцип удаленного доступа (а не удаленного управления) реализован в WorldWideWeb.

Службы удаленного доступа присутствуют не во всех коммуникационных операционных системах. В тех же системах, в которых они присутствуют, они мало чем отличаются. Поэтому Службы удаленного доступа я хотел бы рассмотреть на примере службы RemoteAccessService (RAS), входящей в состав наиболее перспективной сетевой операционной системы MicrosoftWindows NT. Служба удаленного доступа RAS реализует эффективное соединение с сетями по низкоскоростным телефонным линиям общего пользования. RAS функционирует, осуществляя управление, набор номера и согласование протоколов, необходимые для установления соединения и маршрутизации пакетов, либо соответствующим образом направляя вызовы NetBIOS (Программа-эмулятор, используемая для того, чтобы разрешить на рабочих станциях запуск прикладных задач, поддерживающих вызовы в сетевой базовой системы ввода-вывода фирмы IBM (IBM NetBIOS) через отвечающую хост-машину сети. RAS может не только соединять клиентов сети Windows с серверами Windows NT, но и подключать их к любому серверу, поддерживающему последовательные

протоколы SLIP или PPP, либо способному осуществлять коммуникации по

протоколам IPX, TCP/IP, NetNEUI. Практически служба RAS поддерживает сеансы связи с любым сервером Internet, а также с большинством хост-систем UNIX, серверами NetWare и многими другими ОС.

Нельзя не упомянуть о возможности почти всех коммуникационных операционных систем - удаленной консоли. Удаленная консоль позволяет с любого рабочего места выполнять административные функции на сервере. Режим удаленной консоли позволяет решить проблему доступа к консоли сервера, если он размещен в удаленном месте. Работая в режиме удаленной консоли, можно выполнять следующие функции:

- ввод команд и получение изображения экрана консоли на любой рабочей станции так, как если бы это делалось непосредственно на консоли сервера;

- просмотр каталогов и редактирование текстовых файлов;

- копирование файлов с локального диска (той рабочей станции, на которой запускается удаленная консоль) на диски сервера. Однако посредством удаленной консоли нельзя передавать файлы с сервера на локальный диск;

- завершать работу сервера и его повторный перезапуск.

Список литературы

информация удаленный сервер компьютерный

1. Ч. Паркинс, М. Стриб«WindowsNTWorkstation. Учебное руководство для специалистов MCSE» Москва, «Лори», 1997 год.

2. АндреасЦенк «NovellNetWare 4.x»Санкт-Петербург, «Печатный Двор», 1995 год.

3. И.С. Богацкий «БИЗНЕС-КУРС английского языка» Киев, «Логос», 1998 год.

Размещено на Allbest.ru