Технология обработки информации

Как отмечалось выше, система должна поддерживать пакетный и диалоговый режим:

· Пакетный режим – используется на этапе сбора и регистрации информации, когда ввод и обработка не совпадают по времени. Вначале пользователь собирает информацию, формируя ее в пакеты в соответствии с видом задач или каким-то другим признаком. После завершения приема информации производится ее ввод и обработка, т.о., происходит задержка обработки.

· Диалоговый режим – система после запроса выдает ответ и ждет дальнейших действий пользователя. Использование этого режима происходит на этапе получения информации из базы данных согласно запросу, который формируется при помощи диалоговой формы.

Кроме того, система может поддерживать интерактивный режим, который предполагает возможность двустороннего взаимодействия пользователя с системой, т.е. у пользователя есть возможность воздействия на процесс обработки данных.

В СУБД входят организация ввода, обработка и хранение данных, а также средства настройки системы и ее тестирования, Языковые средства обеспечивают интерфейс пользователя с БД.

Банк данных включает в себя следующие этапы разработки базы данных:

* техническое обеспечение (ТО) - компьютеры, устройства ввода и отображения выводимой информации;

* организационно-методические средства (ОМС) - инструкции, методические и регламентирующие документы, предназначенные для различных пользователей, имеющих доступ к информации. ОМС находятся в ведении администратора баз данных;

* система управления базами данных (СУБД). Существует несколько способов классификации баз данных.

По организации модели данных (по связи между данными) различают реляционные, иерархические и сетевые базы данных.

Реляционная база представляет собой простой и наиболее привычный способ хранения данных в виде таблицы. Достоинством такой организации информации является простота инструментальных средств поддержки, а недостатком – жесткая структура данных и зависимость скорости работы от размера БД.

Иерархическая и сетевая модели предполагают наличие связей между данными, имеющими какой-либо общий признак.

В иерархической модели связи отражены в виде дерева, где прослеживается связь от старших вершин к младшим, что облегчает доступ к информации.

В сетевой модели возможны связи всех элементов со всеми. Использование сетевой и иерархической моделей данных ускоряет доступ к информации, но поскольку каждый элемент данных ссылается на другие элементы, то требуются значительные ресурсы памяти.

Классификация по типу модели распространяется на СУБД и банки данных в целом.

По организации хранения данных и обращения к ним различают локальные, сетевые (интегрированные) и распределенные базы данных.

Локальные БД решают небольшие задачи, например система учета студентов в деканате института; сетевые БД предназначены для решения многопользовательских задач, например, БД, используемые в бухгалтерии для начисления заработной платы; распределенные БД используются для решения задач глобального хранения данных, например федеральная система продажи авиационных билетов.

Основным элементом базы данных является запись - группа связанных между собой элементов.

Для реляционных БД запись представляет собой строку таблицы. Каждый столбец таблицы называется полем Поле характеризуется уникальным именем в пределах таблицы, типом расположенных в нем данных и значением данных.

Некоторые элементы данных обладают интересным свойством. Зная значение, которое принимает этот элемент, можно определить значения других полей таблицы.

Элементы данных, по которым можно определить другие элементы данных, называются ключевыми.

Записи данных о конкретном объекте образуют файл данных. Структура всех записей в файле данных одинакова, а количество записей в файле переменно.

СУБД поддерживают 4 основных операции над базами данных:

· добавить в БД одну или несколько записей;

· удалить из БД одну или несколько записей;

· найти в БД записи, удовлетворяющие заданному условия;

· обновить в БД значения некоторых полей.

Чем больше база данных, тем сложнее и дороже ее эксплуатация и тем больше у нее эксплуатационных режимов, таких, как:

· проверка корректности базы данных;

· подготовка резервной копии;

· восстановление после сбоя компьютера;

· анализ протоколов работы с целью обнаружения попыток несанкционированного доступа и т.д.

Часто информация в компьютере хранится в виде таблиц. При этом часть ячеек таблицы содержит исходную информацию, а часть – производную, которая является результатом различных операций, выполненных над исходными данными.

Для решения задач, которые можно представить в виде таблиц, созданы электронные таблицы или табличные процессоры

Глава 10 АЛГОРИТМЫ И ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

10.1 Свойства алгоритма

Слово алгоритм возникло от algorithm- латинской формы имени великого математика IX века аль- Хорезми, который сформулировал правила выполнения 4 арифметических действий над многозначными числами.

Алгоритм - это организованная последовательность действий, понятных для некоторого исполнителя, ведущая к решению поставленной задачи.

Алгоритм - это конечная последовательность однозначных предписаний, исполнение которых позволяет с помощью конечного числа шагов получить решение задачи, однозначно определяемое исходными данными.

Алгоритм может быть предназначен для выполнения его человеком или компьютером.

Основные свойства алгоритма:

1. Массовость - алгоритм должен быть применен для класса подобных задач.

2. Дискретность - алгоритм состоит из ряда шагов.

3. Определенность - каждый шаг алгоритма должен пониматься однозначно и не допускать произвола.

4. Результативность - алгоритм должен приводить к решению поставленной задачи за конечное число шагов

10.2 ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРЫ И СРЕДСТВА ЯЗЫКА

ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Как основной алгоритм, так и вспомогательные алгоритмы могут включать основные алгоритмические структуры: линейную, разветвляющуюся и циклическую. В линейной алгоритмической структуре все команды выполняются в линейной последовательности, одна за другой.

В алгоритмы разветвляющейся структуры входит условие, в зависимости от выполнения или невыполнения которого выполняется та или иная последовательность команд (серий).

В алгоритмы циклической структуры входит последовательность команд, выполняемая многократно. Такая последовательность команд называется телом цикла.

Линейный
Ветвление
Цикл

Рис.10.3 Блок-схема

Алгоритмы могут быть описаны различными способами:

· записаны на естественном языке;

· изображены в виде блок-схемы;

· записаны на алгоритмическом языке;

· закодированы на языке программирования.

Для кодирования алгоритма на языке программирования необходимо знать синтаксис языка, т. е. его основные операторы, типы переменных и др.

Команды и различные типы алгоритмических структур реализуются на языке программирования с помощью операторов. Каждый оператор имеет свой формат.

Команда	Формат оператора
Ввод данных	Var <список переменных>
Команда	WRITE <список переменных>
Присваивание	<переменная>: = <арифметическое выражение>
Команда ветвления	IF <условие> THEN <операторы> ELSE <операторы>
Команда цикла	FOR <переменная> TO <арифметическое выражение> DО <арифметическое выражение>
	<операторы> NEXT <переменная>

В формат операторов, кроме ключевых слов, входят переменные и арифметические выражения. Переменные бывают различных типов, тип переменной определяет, какие значения может принимать эта переменная. В Pascal переменные могут быть следующих типов: целые (А%:= 5), вещественные (А:= 3.14), символьные (А$: = "информатика") и массивы DIM А(М, N). Массивы представляют собой одномерные или двумерные таблицы.

Арифметические выражения могут включать в себя: числа, переменные, знаки арифметических выражений, стандартные функции и круглые скобки. Например, арифметическое выражение, которое позволяет определить величину гипотенузы прямоугольного треугольника, будет записываться следующим образом: Sqrt (А*А + В*В).

Разветвляющиеся алгоритмы

Команда ветвления. В отличие от линейных алгоритмов, в которых команды выполняются последовательно одна за другой, в разветвляющиеся алгоритмы входит условие, в зависимости от выполнения или невыполнения которого выполняется та или иная последовательность команд (серий).

В качестве условия в разветвляющемся алгоритме может быть использовано любое понятное исполнителю утверждение, которое может соблюдаться (быть истинно) или не соблюдаться (быть ложно). Такое утверждение может быть выражено как словами, так и формулой. Таким образом, команда ветвления состоит из условия и двух последовательностей команд.

Команда ветвления, как и любая другая, может быть:

· записана на естественном языке;

· изображена в виде блок-схемы;

· записана на алгоритмическом языке;

· закодирована на языке программирования.

Рассмотрим в качестве примера разветвляющийся алгоритм, изображенный в виде блок-схемы.

Аргументами этого алгоритма являются две переменные А, В, а результатом — переменная X. Если условие А >= В истинно, то выполняется команда Х:=А*В, в противном случае выполняется команда Х:=А+В. В результате печатается то значение переменной X, которое она получает в результате выполнения одной из серий команд.

Рис.4 Блок-схема алгоритма разветвляющейся структуры

Запишем теперь этот алгоритм на алгоритмическом языке:

алг ветвление (вещ А, В, X) аргА, В рез Х

нач ввод А, В если А >= В то Х: - А*В иначе Х: =А+В

Вывод Х Конец)

все вывод Х кон

Циклические алгоритмы

Команда повторения. В отличие от линейных алгоритмов, в которых команды выполняются последовательно одна за другой, в циклические алгоритмы входит последовательность команд, выполняемая многократно. Такая последовательность команд называется телом цикла.

В циклах типа пока тело цикла выполняется до тех пор, пока выполняется условие. Выполнение таких циклов происходит следующим образом: пока условие справедливо (истинно), выполняется тело цикла, когда условие становится несправедливым, выполнение цикла прекращается.

Цикл, как и любая другая алгоритмическая структура, может быть:

• записан на естественном языке;

• изображен в виде блок-схемы;

• записан на алгоритмическом языке;

• закодирован на языке программирования.

Блок-схема	Алгоритмический язык
	h:=(xk-xn)*0.1; // шаг h x:=xn; repeat // цикл по x c:=-x*x*0.5; S:=1; for k:=1 to n do begin s:=s+c*(2*k*k+1); c:=-c*x*x/((2*k+1)*(2*k+2)); end; y:=(1-x*x*0.5)*cos(x)-0.5*x*sin(x);

Рис.5 Блок-схема алгоритма циклической структуры

Рассмотрим циклический алгоритм на примере алгоритма вычисления факториала, изображенного на блок-схеме. Переменная N получает значение числа, факториал которого вычисляется. Переменной N!, которая в результате выполнения алгоритма должна получить значение факториала, присваивается первоначальное значение 1. Переменной К также присваивается значение 1. Цикл будет выполняться, пока справедливо условие К <== N. Тело цикла состоит из двух операций N!: = N!*K и К:=К+1.

Рис. 6 Блок-схема циклического и разветвляющегося алгоритма

Циклические алгоритмы, в которых тело цикла выполняется заданное число раз, реализуются с помощью цикла со счетчиком. Цикл со счетчиком реализуется с помощью команды повторения.

Рассмотрим в качестве примера алгоритм вычисления суммы квадратов целых чисел от 1 до 3. Запишем его на алгоритмическом языке. Телом цикла в данном случае является команда S:=S+ п*п. Количество повторений тела цикла зафиксировано в строке, определяющей изменение значений счетчика цикла (для пот 1 до 3), т.е. тело цикла будет выполнено три раза алгебраическая сумма квадратов (цел S)

рез S нач нат п S:=0 для п от 1 до 3

на

I S:=S+n*n кц

1. Линейный - алгоритм, в котором все предписания (шаги) выполняются так, как записаны, без изменения порядка следования, строго друг за другом.

2. Разветвляющийся - алгоритм, в котором выполнение того или иного действия (шага) зависит от выполнения или не выполнения какого-либо условия.

3. Циклический - алгоритм, в котором некоторая последовательность действий повторяется несколько раз.

Пример: Исполнитель чертежник имеет свою систему команд: вперед (1 см), направо 90 градусов (по часовой стрелке) и свою среду - чертежную доску. Результатом исполнения следующего алгоритма будет рисунок 10.1.

Вперед (1 см), направо 90, вперед (1 см),

направо 90, направо 90, направо 90,

вперед (1 см), направо 90, вперед (1 см)

Рис. 10.1

10.3 Способы записи алгоритма

1. Словесно-формульное описание (на естественном языке с использованием математических формул).

2. Графическое описание в виде блок-схемы (набор связанных между собой геометрических фигур).

3. Описание на каком-либо языке программирования (программа).

Программа - это набор машинных команд, который следует выполнить компьютеру для реализации того или иного алгоритма.

Программа - это форма представления алгоритма для исполнения его машиной.

Фигуры, используемые в блок-схемах.

Начало и конец алгоритма

ввод и вывод данных

вычисления

логический блок (проверка условия)

  Нет

да

10.4 Основные этапы решения задач на ЭВМ

1-этап. Математическая постановка задачи - это формулировка задачи как задачи некоторого раздела математики.

2 - этап. Построение математической модели.

Модель - Это замещение изучаемого объекта другим объектом, который отражает существенные стороны данного объекта. Изучаемый объект может иметь несколько моделей в зависимости от требуемой точности результатов вычислений.

3 - этап. Выбор метода решения.

4 - этап. Построение алгоритма.

5 - этап. Запись алгоритма на языке программирования.

6 - этап. Отладка программы на ЭВМ.

Пример 1. Определить периметр крышки стола.

а)

б)

Рис. 10.3 Крышка стола

Здесь нас интересуют лишь размеры крышки стола, поэтому заменим реальный объект - “стол” плоской геометрической фигурой (рис. 10.2 а, б), размеры и конфигурация которой соответствуют поверхности крышки. Однако предварительно следует доказать, что радиусы закругления всех углов крышки стола, с точки зрения требуемой точности вычисления результатов, можно считать равными, и только после того фигуры на рис.10.2 может считаться моделью крышки стола.

Если это доказано, то математическая постановка задачи имеет такой вид:

исходные данные: r- радиус закругления, a, b, c, d- размеры прямолинейных частей фигуры;

результат: Р (периметр);

Вычислить значение Р: Р= 2πr или Р=a+b+c+d.

Если величина r такова, что при требуемой точности вычисления результатов закруглением углов можно пренебречь, то в качестве модели объекта можно взять четырехугольник общего вида (рис.10.2). В этом случае приходим к такой задаче:

исходные данные: а, b, с, d- размеры прямолинейной части фигуры;

вычислить значение Р (периметр).: Р = a+b+c+d.

В качестве модели объекта задачи можно взять прямоугольник со сторонами а и b. Если окажется, что при заданной точности вычисления противоположенные стороны крышки можно считать равными, как и диагонали ее, МПЗ имеет такой вид:

исходные данные: a, b - размеры прямоугольника;

вычислить значение Р:

P=2(a+b).

Пример 2. Составить программу начисления зарплаты согласно следующему правилу:

если стаж сотрудника менее 5 лет, то зарплата 13000 тг., при стаже работы от 5 до 15 лет - 18000 тг., при стаже свыше 15 лет зарплата повышается с каждым годом на 300 тг.

Сформулируем задачу в математическом виде: Вычислить

13000, если ST< 5;

ZP < 18000, если 5<ST<15

18000 +(T-15)*300, если 15<ST

ZP - заработанная плата, ST - стаж работы.

Описание алгоритма на естественном языке:

1. Запросить ST;

2. Если ST< 5, то ZP:=13000, перейти в п.5,

3. Если ST< 15, то ZP:=18000, перейти к п. 5

4. ZP = 18000+(ST-15)*300

5. Сообщить значение, ST

6. Конец.

Пример блок-схемы алгоритма решения задачи приведен на рис. 10.4

Рис. 10.4 Блок-схема алгоритма

Описание алгоритма на алгоритмическом языке.

Алгоритмический язык - это средство для записи алгоритмов в аналитическом виде, промежуточном между записью алгоритма на естественном (человеческом) языке и записью на языке ЭВМ (языке программирования).

алг ЗАРПЛАТА (цел ST, вещ ZP)

арг ST

рез ZP

нач

если ST<5

то ZP:=13000

иначе

если ST<15

то ZP:=18000

иначе ZP=18000+(ST-15)* 10

все

все

кон

Глава 11 Компьютерные сети и сетевые технологии

11.1 Локальная вычислительная сеть

Под ЛВС (Локальная вычислительная сеть) понимают совместное подключение отдельных компьютеров (рабочих станций) к единому каналу передачи данных. Благодаря этому несколько пользователей могут совместно использовать оборудование, программные средства и информацию.

Понятие ЛВС относится к сетям, реализованным в географически ограниченной территории.

Объединение компьютеров в ЛВС дает следующие преимущества:

1. Разделение ресурсов позволяет экономно использовать периферийные устройства.

2. Разделение данных предоставляет возможность доступа и управления БД с любого рабочего места.

3. Разделение программных средств предоставляет возможность одновременного использования централизованного ПО.

4. Многопользовательский режим содействует одновременному использованию централизованного ПО.

5. Электронная почта позволяет обмениваться сообщениями между рабочими станциями.

6. Режим разделения ресурсов процессора позволяет использовать возможность мощного процессора с любой рабочей станции.

ЛВС обычно состоит из следующих компонентов:

1. В качестве рабочих мест применяют ПК, имеющие собственный процессор, ОП и устройства ввода - вывода.

2. ЛВС имеет собственную ОС, фирмы Novell, которая называется NetWare.

3. Для подключения рабочих станций друг к другу используется устройство сопряжения, которое называется сетевой адаптер, модуль, карта.

4. В качестве средств коммуникации наиболее часто используют витую пару, коаксиальный кабель и оптоволоконные линии.

5. Управляется ЛВС через файловый сервер, которые должны иметь большой объем оперативной памяти (не менее 2Мбайт) и винчестер большого объема.

6. Периферийное оборудование, подключенное к файловому серверу, можно использовать с любой рабочей станции.

Вход в сервер.

Рабочая станция в вычислительной сети загружается стандартно. Вначале загружаются файлы io.sys и msdos.sys, если система работает под управлением MSDOS. Затем загружаются командный файл COMMAND.COM, конфигурационный файл CONFIG.SYS и присоединяются драйвера. После этого прочитывается файл autoexec.bat и обрабатываются его пакетные команды.

Переход из однопользовательской системы в операционную систему сети требует регистрации в сети с помощью команд login, которые требуют ввести имя пользователя в сети и пароль, присвоенные ему администратором сети. На экране компьютера появляется сообщение:

Enter your login name: (Введите ваше имя)

password: (Пароль).

11. 2 Виды топологии локальных вычислительных сетей

Топология типа «звезда»

Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с пе­риферийных устройств как активный узел обработки данных (рис. 11.1). Вся информация между двумя периферийными рабочими мес­тами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Рис.11.1 Топология в виде «звезды»

Топология в виде «звезды» является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким ме­стом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети. Центральный узел управления - файловый сервер помогает реализо­вать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Дата добавления: 2014-12-10