Программное обеспечение средств вычислительной техники. Лекции для студентов

Кафедра «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Донской государственный технический университет». Сокращенное наименование кафедры – «ПО ВТ и АС». Кафедра имеет статус – выпускающей. Кафедра организационно входит в состав факультета «Информатика и вычислительная техника».

В 1972 году на факультете "Приборостроение" была создана кафедра "Прикладная математика и вычислительная техника" (ПМ и ВТ). Кафедра ПМ и ВТ была создана для чтения общеобразовательного курса "Вычислительная техника в инженерных и экономических расчетах" (ВТИЭР) для всех факультетов института и курса "Высшая математика" для факультета "Приборостроение". Кафедру возглавил доктор физико-математических наук, профессор Красовский Юрий Петрович. На кафедре в тот период работали: доцент, кандидат физико-математических наук Артюшенко Л. М., старший преподаватель Шевченко Н. П., старший преподаватель, кандидат физико-математических наук Виноградова И. Ю., ассистенты: Масин И. А. и Рубанчик В. Б.

Материальную базу учебного процесса кафедры составляли ЭВМ "МИР" и "МИР 1", а также ЭВМ М-222 (ВЦ института), аналоговые вычислительные машины АВМ МН-7. В качестве алгоритмических языков использовались: АЛМИР и АЛГОЛ, позже - ФОРТРАН. Немного позже на кафедру пришел доцент, кандидат технических наук Чернышев Ю. О. (сейчас доктор наук, профессор, зав. кафедрой ПМ и ВТ РГАСМ) и старший преподаватель, кандидат технических наук Землянухин В. Н., который в 1981г. стал заведующим кафедрой и работал в этой должности до 2004г.. К концу 70-х и в начале 80-х годов на кафедру пришло молодое пополнение (инженеры, ассистенты), которое в скором времени станет основой применения новых информационных технологий в учебном процессе и научных исследованиях: Орлов В. В., Лисицкий О. Н., Садовой Н. Н., Остроух Е. Н., Захарова О.А, Каныгин Г.И., Колесникова О.В., Шепилова Т.В. др.

К концу 80-х кафедра располагала 5-ю классами средств ВТ: класс микро-ЭВМ "Электроника Д3-28", класс ДВК-3, дисплейный класс ЕС 7920, класс 8-битовых ЭВМ "Альфа", класс мини-ЭВМ МИР-1 и МИР-2. В этот период кафедра вела активную научно-исследовательскую работу в области автоматизации проектирования динамических систем машин.
В 1990 году кафедра ПМ и ВТ стала профилирующей и начала подготовку инженеров - программистов по специальности 220400 "Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем". Материальная база кафедры пополнилась двумя классами IBM совместимых ЭВМ "Искра 1030"(20 ЭВМ) и ЕС 1840 (12 ЭВМ) и классом IBM (8 ЭВМ).

Основу кафедры составили преподаватели: кандидаты наук Виноградова И.Ю., Садовой Н.Н., Остроух Е.Н., Орлов В.В., Лисицкий О.Н., Коледов Л.В., Деундяк В.М., Гранков М.В., Толпинская Н.Б., Михайличенко В.Н., Румянцев А.Н., Коробейников А.П., Золотарев А.А., Георгиев К.А., Луконин Ю.А.; старшие преподаватели: Рубанчик В.Б., Мул А.П.; ассистенты: Захарова О.А., Колесникова О.В., Трущенко А.В., Шепилова Т.В. Заведующим лабораторией с самого первого дня создания кафедры работает Вовченко Л.А., инженерами в разное время работали: Валиков А., Нестеренко В.С., Богданова Н.Ю., Залужная Н.С., Залужный В.

Огромную работу по организации учебно-методической, научной и воспитательной работы по специальности 220400 взяли на себя преподаватели: кандидаты наук Виноградова И.Ю., Садовой Н.Н., Остроух Е.Н., Орлов В.В., Лисицкий О.Н., Коледов Л.В., Деундяк В.М., Гранков М.В., Толпинская Н.Б., Михайличенко В.Н., Румянцев А.Н., Коробейников А.П., Золотарев А.А., Георгиев К.А., Луконин Ю.А.

Старшие преподаватели: Рубанчик В.Б., Мул А.П.; ассистенты: Захарова О.А., Колесникова О.В., Трущенко А.В., Шепилова Т.В. Заведующим лабораторией с самого первого дня создания кафедры работала Вовченко Л.А., инженерами в разное время работали: Валиков А., Нестеренко В.С., Богданова Н.Ю., Залужная Н.С., Залужный В.

В 1996 г. кафедра ПМ и ВТ была преобразована. На ее основе была создана кафедра «Информатика», ее возглавил д.т.н., профессор Соболь Б.В. и кафедра ПО ВТ и АС ее возглавил доцент, к.т.н. Землянухин В.Н.

Основными направлениями научно исследовательской работы кафедры в этот период явились работы в области фундаментальной математики и теоретической информатики, а также в области автоматизированного проектирования различных динамических систем.

В 1997 г. на кафедре ПО ВТ и АС были открыты еще две специальности: 010503 Математическое обеспечение и администрирование информационных систем, 090102 Компьютерная безопасность, а также начата подготовка бакалавров и магистров по направлению «Информатика и вычислительная техника».

В 2004г. кафедру возглавил д.т.н., профессор Нейдорф Р.А., руководивший до этого кафедрой «Информационные и управляющие системы» в РГАСХМе С его приходом кафедра активизировала научно-исследовательскую работу в области информационных проблем управления. Большое значение сыграло и то, что проф. Р.А. Нейдорф с 1996 года возглавлял специализированный совет по защите диссертаций. Сначала это был кандидатский совет, но с 2001 года он был преобразован в докторский – Д 212.058.04. Приказом по ВАК РФ в нем разрешено защищать кандидатские и докторские диссертации по двум научным специальностям: 05.13.01 «Системный анализ, управление и обработка информации» и 05.13.06 «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами».

На кафедре ПОВТ и АС произошли существенные изменения, связанные с подписанием Россией в сентябре 2003 года Болонского соглашения. Согласно решению правительства РФ и приказа Министерства образования науки ВУЗы переходят на 2-х уровневую систему обучения – бакалавр-магистр. Нормативный срок программы подготовки бакалавра - 4 года, магистра – 2 года. В магистратуру можно поступить только после получения диплома бакалавра или специалиста. В 2010 году в университом был осуществен первый набор направлению 230100 подготовки бакалавров «Информатика и вычислительная техника». До этого времени кафедра выпускала бакалавров и магистров в ходе подготовки специалистов. С осени 2010 года началась интенсивная работа по разработке новых учебных планов по направлениям 010500 «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем» и 231000 «Программная инженерия». Кафедра осуществила 1-й набор в бакалавриат по направлениям 230100 «Информатика и вычислительная техника» и 23100 «Программная инженерия», а также в магистратуру по направлению «Программная инженерия».

2.2. Программное обеспечение вычислительной техники

В основу работы компьютеров положен программный принцип управления, состоящий в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе. Этот принцип обеспечивает универсальность использования компьютера: в определенный момент времени решается задача соответственно выбранной программе. После ее завершения в память загружается другая программа и т. д.

Для нормального решения задач на компьютере нужно, чтобы программа была отлажена, не требовала доработок и имела соответствующую документацию. Поэтому относительно работы на компьютере часто используют термин программное обеспечение (ПО, software) , под которым понимают совокупность программ, процедур, правил и, касающихся функционирования программной системы для решения поставленной задачи.

Повышение производительности и качества труда пользователей при использовании программного обеспечения происходит за счёт автоматизации процедур расчётного и оформительского характера, реализуемых с помощью разнообразных средств программирования (алгоритмических языков, пакетов прикладных программ) и удобных средств ввода и вывода информации.

Программное обеспечение в настоящее время составляет сотни тысяч программ, которые предназначены для обработки самой разнообразной информации с самыми различными целями. В состав программного обеспечения включают программы и необходимые для их функционирования данные. Все программы состоят из совокупности операторов и данных, описанных на некотором языке программирования и создаются с помощью инструментальных программ. Программы хранятся в файлах либо в виде текста программы на определенном языке программирования, либо в виде исполняемой программы. В первом случае для выполнения программы ее необходимо наличие транслятора или соответствующей системы программирования, во втором случае для выполнения программы достаточно просто запустить ее.

Классификация программного обеспечения

Программное обеспечение (ПО) - это совокупность всех программ и соответствующей документации, обеспечивающая использование ЭВМ в интересах каждого ее пользователя.

Различают системное и прикладное ПО. Схематически программное обеспечение можно представить так:

Системное ПО – это совокупность программ для обеспечения работы компьютера. Системное ПО подразделяется на базовое и сервисное . Системные программы предназначены для управления работой вычислительной системы, выполняют различные вспомогательные функции (копирования, выдачи справок, тестирования, форматирования и т. д.).

Базовое ПО включает в себя:

· операционные системы;

· оболочки;

· сетевые операционные системы.

Сервисное ПО включает в себя программы (утилиты):

· диагностики;

· антивирусные;

· обслуживания носителей;

· архивирования;

· обслуживания сети.

Прикладное ПО – это комплекс программ для решения задач определённого класса конкретной предметной области. Прикладное ПО работает только при наличии системного ПО.

Прикладные программы называют приложениями. Они включает в себя:

· текстовые процессоры;

· табличные процессоры;

· базы данных;

· интегрированные пакеты;

· системы иллюстративной и деловой графики (графические процессоры);

· экспертные системы;

· обучающие программы;

· программы математических расчетов, моделирования и анализа;

· коммуникационные программы.

Особую группу составляют системы программирования (инструментальные системы), которые являются частью системного ПО, но носят прикладной характер. Системы программирования – это совокупность программ для разработки, отладки и внедрения новых программных продуктов. Системы программирования обычно содержат:

· трансляторы;

· среду разработки программ;

· библиотеки справочных программ (функций, процедур);

· отладчики;

· редакторы связей и др.

Краткий обзор прикладного программного обеспечения

Рассмотрим наиболее часто встречающееся прикладное ПО.

Редакторы документов – это наиболее широко используемый вид прикладных программ. Они позволяют подготавливать документы гораздо быстрее и удобнее, чем с помощью пишущей машинки. Редакторы документов позволяют использовать различные шрифты символов, абзацы произвольной формы, автоматически переносят слова на новую строку, позволяют делать сноски, включать рисунки, автоматически нумеруют страницы и сноски и т.д. Представители редакторов документов – программы Microsoft Word , Wordpad .

Табличные процессоры. При работе с табличным процессором на экран выводится прямоугольная таблица, в клетках которой могут находиться числа, пояснительные тексты и формулы для расчета значения в клетке по именующимся данным. Все распространенные табличные процессоры позволяют вычислять значения элементов таблиц по заданным формулам, строить по данным в таблицах различные графики и т.д. Представители семейства табличных процессоров Microsoft Excel , Quatro Pro .

Графические редакторы позволяют создавать и редактировать рисунки. В простейших редакторах предоставляются возможности рисования линий, кривых, раскраски областей экрана, создание надписей различными шрифтами и т.д. Большинство редакторов позволяют обрабатывать изображения, полученные с помощью сканеров. Представители графических редакторов – программы Adobe Photoshop , Corel Draw .

Правовые базы данных содержат тексты нормативных документов и предоставляют возможности справки, контекстного поиска, распечатки и т.д. Представители правовых баз данных – пакеты Гарант и Консультант+ .

Системы автоматизированного проектирования (САПР) позволяют осуществлять черчение и конструирование различных предметов и механизмов с помощью компьютера. Среди систем малого и среднего класса в мире наиболее популярна система AutoCad фирмы AutoDesk . Отечественный пакет с аналогичными функциями – Компас .

Системы управления базами данных (СУБД) позволяют управлять большими информационными массивами - базами данных. Программные системы этого вида позволяют обрабатывать на компьютере массивы информации, обеспечивают ввод, поиск, сортировку выборку записей, составление отчетов и т.д. Представители данного класса программ – Microsoft Access , Clipper , Paradox .

Интегрированные системы сочетают в себе возможность системы управления базами данных, табличного процессора, текстового редактора, системы деловой графики, а иногда и другие возможности. Как правило, все компоненты интегрированной системы имеют схожий интерфейс, что облегчает обучение работе с ними. Представители интегрированных систем – пакет Microsoft Office и его бесплатный аналог Open Office .

Бухгалтерские программы предназначены для ведения бухгалтерского учета, подготовки финансовой отчетности и финансового анализа деятельности предприятий. Из-за несовместимости отечественного бухгалтерского учета с зарубежным в нашей стране используются почти исключительно отечественные бухгалтерские программы. Наиболее распространены системы 1C: Предприятие и Инфо-бухгалтер .

Вспомогательные программы

Вспомогательные программы (утилиты) обычно предназначены не для решения конкретных пользовательских задач, а для обслуживания и повышения эффективности вычислительной системы. Кратко остановимся на основных видах вспомогательных программ.

Программы-архиваторы позволяют за счет применения специальных алгоритмов упаковки информации сжимать информацию на дисках, т.е. создавать копии файлов меньшего размера, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл. Применение программ-архиваторов очень полезно при создании архива файлов, так как в большинстве случаев значительно удобнее их хранить, предварительно сжав программами-архиваторами. Представители данных программ –WinRar и WinZip .

Программы для создания резервных копий информации позволяют периодически копировать важную информацию, находящуюся на жестком диске компьютера, на дополнительные носители. Представители программ резервного копированияAPBackUp , Acronis True Image .

Антивирусные программы предназначены для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения вирусом. Представители антивирусного семейства программ – Kaspersky Antivirus , DrWeb , Norton Antivirus .

Коммуникационные программы предназначены для организации обмена информацией между компьютерами. Это программы позволяют удобно пересылать файлы с одного компьютера на другой при соединении кабелем их последовательных портов. Другой вид таких программ обеспечивает возможность связи компьютеров по телефонной сети (при наличии модема). Они дают возможность посылать и принимать телефаксные сообщения. Представители коммуникационных программ – Venta Fax , Cute FTP .

Программы для диагностики компьютера позволяют проверить конфигурацию компьютера (количество памяти, ее использование, типы дисков и т. д.), проверить работоспособность устройств компьютера, оценить его производительность. Представители программ диагностики компьютеров – Sisoft Sandra , Norton System Information .

Программы для оптимизации дисков позволяют обеспечить более быстрый доступ к информации на диске за счет оптимизации размещения данных на диске. Эти программы перемещают все участки каждого файла друг к другу (устраняют фрагментацию), собирают все файлы в начале диска и т.д., за счет чего уменьшается число перемещений головок диска (т.е. ускоряется доступ к данным) и снижается износ диска. Представители программ для оптимизации дисков - Norton Disk Doctor , Microsoft Scandisk .

Программы для печати экрана бывают весьма полезны при использовании графических программ для вывода на печать содержимого экрана, так как отнюдь не всегда это можно сделать с помощью самой графической программы. Представители программ для печати экрана – SnagIt , HyperSnap-DX .

ВОПРОСЫ, РАССМАТРИВАЕМЫЕ НА ЗАНЯТИИ:

1. Понятие программы, программного обеспечения. Классификация программного обеспечения

2.Системные программы ПК.

3. Основные понятия файловой системы (файлы, папки)


1. ПОНЯТИЕ ПРОГРАММЫ, ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
КОМПЬЮТЕР (вычислительная система) представляет собой единство двух составляющих: АППАРАТНОГО и ПРОГРАММНОГО обеспечения

Информация, с которой работает компьютер, делится на 2 типа: ПРОГРАММЫ и ДАННЫЕ.

ПРОГРАММА - последовательность инструкций (команд) для выполнения различных операций на ПК.

ДАННЫЕ - это та информация, над которой производятся действия, предусмотренные программой.
В настоящее время ПО (программное обеспечение) ПК условно можно разделить на три основных класса:



Рис 1.1. Классификация программного обеспечения ПК.


  1. Системное ПО (или Системные программы) – предназначено для эксплуатации и технического обслуживания ПК, управления и организации вычислительного процесса при решении любой конкретной задачи на ПК и т.д.
Системное ПО обязательная часть ПО, к нему относятся

  1. Прикладное ПО (или пакеты прикладных программ ) – предназначено для решения определенного класса задач, т.е. это программы, используемые как инструмент при создании документов в повседневной деятельности. ИЛИ ПРОГРАММЫ, с помощью которых пользователь решает свои информационные задачи, не прибегая к программированию.
К ним относятся:.

  • текстовые и графические редакторы

  • электронные таблицы

  • системы управления базами данных (СУБД)

  • интегрированные среды

  • обучающие и учебные программы

  • прикладные программы

  • игры

  • мультимедиа и т.д.

  1. обеспечивают создание ВСЕХ КЛАССОВ ПРОГРАММ: системных, прикладных и новых систем программирования
Или Инструментальное ПО (или системы программирования) обеспечивает создание новых прикладных программ для компьютера.
Это комплексы программ и прочих средств, предназначенных каждый для разработки и эксплуатации программ на конкретном языке программирования для конкретного вида ЭВМ. Системы программирования обычно включают некоторую версию языка программирования, транслятор программ и т.д.
Изучение программного обеспечения ПК начнем с системного обеспечения.
1.2. СИСТЕМНОЕ ПО.

Число всех разновидностей системных программ очень велико, здесь будут кратко описаны некоторые из них, а именно: операционные системы, интерфейсные оболочки, утилиты .


1. Cреди десятков тысяч системных программ особое место занимают ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (ОС) , которые обеспечивают управление ресурсами компьютера с целью их эффективного использования. Это первая и самая важная программа, благодаря которой становится возможным общение между компьютером и человеком.
ОС - это комплекс программ по управлению работой аппаратной части ПК и организации взаимодействия пользователя и ПК.
Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.

Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера - на диске . При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в оперативной памяти . Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

В функции операционной системы входит:


  • осуществление диалога с пользователем;

  • ввод-вывод и управление данными;

  • планирование и организация процесса обработки программ;

  • распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств);

  • запуск программ на выполнение;

  • всевозможные вспомогательные операции обслуживания;

  • передача информации между различными внутренними устройствами;

  • программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).
Операционную систему можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера. Операционная система скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними. В результате этого люди освобождаются от очень трудоёмкой работы по организации взаимодействия с аппаратурой компьютера.

Каждая ОС состоит как минимум из трех обязательных частей:

Первая – ядро, командный интерпретатор , «переводчик» с программного языка на «железный», язык машинных кодов.

Вторая – специализированные программы для управления различными устройствами. Такие программы называются драйверами – т.е. «водителями», управляющими. Сюда же относятся так называемые «системные библиотеки», используемые как самой операционной системой, так и входящими в ее состав программами.

И, наконец, третья часть – удобная оболочка, с которой общается пользователь – интерфейс. Своего рода красивая оболочка, в которую упаковано скучное и не интересное для пользователя ядро. Сравнение с упаковкой удачно еще и потому, что именно на нее обращают внимание при выборе операционной системы, - о ядре же, главной части ОС, вспоминают уже потом. Поэтому нестабильная и ненадежная (с точки зрения ядра) ОС, как Windows 95, и пользовалась таким сногсшибательным успехом – благодаря красивой обертки-интерфейсу. Кстати, все версии Windows, вплоть до Windows ME, были не полноценными операционными системами, а оболочками для старого ядра DOS.

Сегодня графический интерфейс – неизменный атрибут любой операционной системы, будь то Windows, Linux или MacOS.

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:


  • однопользовательские однозадачные , которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;

  • однопользовательские однозадачные с фоновой печатью , которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную, как правило, на вывод информации на печать. Это ускоряет работу при выдаче больших объёмов информации на печать;

  • однопользовательские многозадачные , которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач. Например, к одному компьютеру можно подключить несколько принтеров, каждый из которых будет работать на "свою" задачу;

  • многопользовательские многозадачные , позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям. Эти ОС очень сложны и требуют значительных машинных ресурсов.
Критерий многозадачности появился при переходе от DOS к Windows, ну а многопользовательскими операционные системы стали чуть позже – в середине 90-х годов.

И последнее разрядность. Мы в вами уже говорили о разрядности процессора – точно также разрядность характеризует и ОС. 16-разрядные операционные системы (DOS, Windows 3.1, Windows 3.11) ушли в прошлое с появлением windows 98/ME. С конца 90-х годов правили 32-разрядные системы, а в настоящее время мы стоим на пороге перехода к 64-разрядным ОС.

В различных моделях компьютеров используют операционные системы с разной архитектурой и возможностями. Для их работы требуются разные ресурсы. Они предоставляют разную степень сервиса для программирования и работы с готовыми программами.

Операционных систем на свете много. По крайней мере – больше одной. Помимо многочисленных версий Windows, существует целая группа операционных систем семейства UNIX. Назовем хотя бы главного соперника Windows – Linux (существует около десятка самых распространенных версий этой операционной системы, и среди них есть немало русскоязычных. Программисты и опытные пользователи часто отдают предпочтение другому потомку UNIX – FreeBSD. Наконец, постоянно ходят слухи о скором появлении PC-варианта знаменитой MacOS.


2. ИНТЕРФЕЙСНЫЕ ОБОЛОЧКИ – это программы, которые обеспечивают удобный и наглядный способ общения (интерфейс) компьютера и пользователя.

Наиболее популярными интерфейсными оболочками являются Windows Commander, Norton Commander (NC) , DOS Shell, Volkov Commander и т.д.

Операционные оболочки (например, Windows Commander), в отличие от обычных программ-оболо­чек, не только обеспечивают удобный и наглядный способ общения ПК и пользователя, но и предоставляют новые возможности для за­пускаемых программ, такие как графический интерфейс, мультипрограммирование, расширенные средства для обмена информацией между программами.
3. Важными классами системных программ являются также программы вспомогательного назначения - УТИЛИТЫ (лат. utilitas - польза). Они либо расширяют и дополняют соответствующие возможности операционной системы , либо решают самостоятельные важные задачи. Кратко опишем некоторые разновидности утилит:


  • программы-драйверы , которые расширяют возможности операционной системы по управлению устройствами ввода-вывода, оперативной памятью и т.д.; с помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся;

  • программы контроля , тестирования и диагностики , которые используются для проверки правильности функционирования устройств компьютера, для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации; указывают причину и место неисправности. Их используют также не только для устранения неполадок, но и для оптимизации работы компьютерной системы.

  • программы сжатия данных (архиваторы), которые позволяют записывать информацию на дисках более плотно, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл;

  • антивирусные программы , предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения вирусами;
Компьютерный вирус - это специально написанная небольшая по размерам программа, которая может "приписывать" себя к другим программам для выполнения каких-либо вредных действий - портит файлы, "засоряет" оперативную память и т.д.

  • программы оптимизации и контроля качества дискового пространства ;

  • программы восстановления информации, форматирования, защиты данных ;

  • коммуникационные программы , организующие обмен информацией между компьютерами;

  • программы для управления памятью , обеспечивающие более гибкое использование оперативной памяти

  • программы для записи DVD /CD-ROM, DVD /CD-R W и многие другие
Часть утилит входит в состав операционной системы, а другая часть функционирует независимо от нее, т.е. автономно.

1.3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФАЙЛОВОЙ СИСТЕМЫ
Одна из важнейших функций ОС - организация файловой системы.

Файловая система

Файл (File ) – в переводе с английского – это просто лист, на котором может быть записана некая информация. Неважно код программы или созданный вами текст. Важно другое – что каждый такой листок является чем-то логически завершенным, законченным.

Файл - это логически связанная совокупность данных или программ, для размещения которых во внешней памяти (на дисках) выделяется определенная область.

Файл - это место постоянного хранения информации - программ, данных для их работы, текстов, закодированных изображений и др. Реализуются файлы как участки памяти на внешних носителях: жестких дисках, CD/DVD-дисках, flash-носителях.

В файлах хранится однородная информация и связанные между собой сведения.

Файлы программ (приложений) – содержат двоичные коды команд для выполнения различных операций на ПК

Файлы данных (документов) – объекты, созданные средствами приложений

Хотя бывают и «комбинированные» файлы, включающие, к примеру, картинку, текст и элемент программы. Главное, чтоб мы, пользователи, всегда могли отличить один «кусочек информации» от другого и знали, как именно на работать с каждым типом файлов.

Как это делается? Очень просто: каждый файл, подобно человеку, имеет собственное «имя» и «фамилию» (ее называют «типом» файла), возраст и вес.

ПАРАМЕТРЫ ФАЙЛА: имя, тип (расширение), размер, дата и время создания, атрубут и др.


1. ИМЯ. РАСШИРЕНИЕ

Каждый файл на диске имеет свое собственное имя, которое состоит из 2-х частей - имени файла и отделенного точкой расшире­ния имени. Расширение имени файла называют иногда типом файла.

Имя файла чаще всего может быть выбрано произвольно самим пользователем. Раньше, в эпоху DOS, имена файлов могли составлять максимум восьми букв латинского алфавита – сегодня в операционной системе Windows их может быть до 256 и никаких языковых ограничений не осталось. Работая с русской версией Windows, мы можем давать нашим файлам русские имена, а китайцы, к примеру, могут с легкостью использовать свои иероглифы. В длинных именах различаются прописные и строчные символы, можно использовать русскоязычные символы, но нельзя применять знаки: \ / : * ? “ |
Тип файла показывает, какого рода начинка хранится в каждом информационном «контейнере» - рисунок ли это, текст или программа. О типе файла рассказывает его расширение , - часть имени из трех (редко – из четырех) букв, отделенное от основной части названия точкой. Так, расширением имени файла будут называться символы справа от последней точки.


Имя файла - содержит до 255 символов

Расширение имени - содержит от 1 до 3 символов,

(Расширение имени может отсутствовать)

Например: calc.exe

| | Расширение (тип)


В компьютерном мире существует бесчисленное множество расширений – запомнить все просто нереально. Однако основных расширений не так уж много:

Примеры расширений имени файлов:


  • . exe – обозначает «исполняемый» файл, хранящий в себе программу;

  • com – другой тип программного файла. Обычно файлы. com соответствуют небольшим (до сотни килобайт) программкам. Сегодня практически не используются.

  • . bat – так называемый «пакетный файл», предназначенный для последовательного запуска нескольких программ (или команд). По сути, это обычный текстовый файл, в котором набраны названия программных файлов, которые вы хотите выполнить, в необходимом вам порядке. Пример – файл autoexec . bat , автоматически выполняющийся в момент загрузки компьютера;

  • . cfg - конфигурационный файл, в котором программа указывает параметры своей работы;

  • . dll – так называется «динамически подключаемая библиотека» данный, к которой могут обратиться по мере надобности сразу несколько программ;

  • . hlp – файл справки, в котором хранятся «подсказки», а иногда – и полное руководство по той или иной программе;

  • . doc , . txt – текстовые файлы;

  • . htm , . html – гипертекстовый документ Интернета;

  • . xls - электронная таблица;

  • . dat – файл данных;

  • . wav , . mp 3 , . wma – звук в цифровом формате;

  • .bmp, .gif , .jpg – файлы, содержащие графическую информацию (картинки);

  • . avi , . MPEG , . mov , . vob – файлы видео;

  • .iso , .nrg – файлы образов;

  • . zip , . rar , . arj , .7 z - файлы «архивов», т.е. сжатой с помощью специальных программ-«архиваторов» информации. В одном архивном файле может храниться множество файлов.

Для поиска файлов, выбора группы файлов используются следующие шаблоны:

* - любое число символов, допустимое в имени и расширении имени файла

? – любой одиночный символ в имени и расширении имени файла

2. Атрибуты файлов

Есть у файла и еще один признак, называемый атрибутом. Однако, в отличии от имени и расширения (а в Windows – значка определенного типа) его-то пользователь как раз и не видит. Зато великолепно видит и понимает компьютер. Вот лишь некоторые из этих атрибутов;

Скрытый (Hidden ). Файлы с таким атрибутом обычно не видны пользователю. Для перестраховки – как правило, файлы эти весьма важные для функционирования системы.

Только для чтения (Read - Only ). Файлы открыты пользователю, но изменить их содержимое без специальной команды – нельзя.

Системный (Sistem ) – Этим атрибутом, как особым знаком отличия, отмечены самые важные файлы в операционной системе, отвечающие за загрузку компьютера. Их повреждение или удаление всегда влечет за собой самые тяжкие последствия – поэтому щедрый компьютер, «награждает» заодно и двумя предыдущими атрибутами – «только чтение» и «скрытый».

Архивный (Arhive ) – Этот атрибут устанавливается обычно во время работы с файлом, при его изменении. По окончании сеанса работы он, как правило, снимается.

3. РАЗМЕР файла

Каждый файл может быть любого размера. Размер ограничивается размером внешнего носителя, на котором хранится файл


4. ДАТА и ВРЕМЯ создания файла регистрируются автоматически ОС при его создании
ДЕЙСТВИЯ с файлами: создать, сохранить, открыть, закрыть, копировать, переместить, переименовать, удалить

ПРАВИЛО: Чтобы выполнить любое действие с объектом в ОС Windows, выделите объект и выполните действие

ПАПКИ
Каждый файл имеет имя, зарегистрированное в каталоге - оглавлении файлов.

Каталог (иногда называется директорией или папкой) доступен пользователю через командный язык операционной системы.

Каталог / Папка

ПАПКА – объект ОС Windows, предназначенный для объединения файлов и других папок в группы


ПАРАМЕТРЫ ПАПКИ: имя, тип (расширение), размер, дата и время создания и др.

1. ИМЯ.РАСШИРЕНИЯ – требования совпадают с требованиями к имени и расширению файлов, но обычно расширение у папок отсутствует

Папка (каталог) может иметь собственное имя и храниться в другой папке наряду с обычными файлами: так образуются иерархические файловые структуры. Пример такой структуры - на рис. 1.3.



Рис. … Пример иерархической файловой структуры
Полное имя файла состоит из имени диска, пути к файлу на диске и имени файла.

Например: С:\Иванов\Рефераты\Экономическая информатика.doc

С: - обозначение диска

\Иванов\Рефераты\ - путь к файлу (цепочка вложенных папок0

Экономическая информатика.doc – конечный файл

2. РАЗМЕР ПАПКИ определяется суммарным размером файлов и папок, находящихся в ней

3. ДАТА и ВРЕМЯ создания папки - регистрируются автоматически ОС при ее создании


ДЕЙСТВИЯ с папками: создать, сохранить, открыть, закрыть, копировать, переместить, переименовать, удалить

Таким образом папку можно просматривать, переименовывать зарегистрированные в ней файлы, переносить их содержимое на новое место и удалять.


К файловой системе имеет доступ также и любая прикладная программа, для чего во всех языках программирования имеются специальные процедуры.

Понятие файла может быть обращено на любой источник или потребитель информации в машине, например, в качестве файла для программы могут выступать принтер , дисплей , клавиатура и др.


Вся совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними называется файловой структурой
Структура файловой системы и структура хранения данных на внешних магнитных носителях определяет удобство работы пользователя, скорость доступа к файлам и т.д.

Разработчики современного программного обеспечения стараются сделать работу пользователя за компьютером удобной, простой, наглядной. Качество любой программы определяется пользовательским интерфейсом, т.е. набором средств общения программы с пользователем.

Основная форма организации пользовательского интерфейса – меню.

Меню – это выводимый на экран список, из которого пользователь может выбирать необходимо ему элементы.


Коротко о главном

Программное обеспечение (ПО, Software) - совокупность программ, используемых на ПК.

Программное обеспечение ПК условно можно разделить на три основных класса: системное ПО, прикладное ПО, инструментальное ПО.

Системное ПО обязательная часть ПО. Определяющая роль отводится операционной системе.

ОС - это комплекс программ по управлению работой аппаратной части ПК и организации взаимодействия пользователя и ПК

Файловая система – это функциональная часть ОС, обеспечивающая выполнение операций с файлами.

Файл - это именованная область на диске или другом машинном носителе.

Каждый файл на диске имеет свое собственное имя, которое состоит из 2-х частей - имени файла и отделенного точкой расшире­ния имени.

Каталог / Папка - это специальное место на диске, в котором хранятся сведения о файлах (имя файла, размер файла, дата и время создания файла и т.д.).
Полное имя файла состоит из имени диска, пути к файлу на диске и имени файла.

Качество любой программы определяется пользовательским интерфейсом, т.е. набором средств общения программы с пользователем, основная форма пользовательского интерфейса – меню.

Лекция 5-6. Тема: Программное обеспечение средств вычислительной техники

  • Технологии обработки текстовой информации.

  • Электронные таблицы.

  • Основы баз данных

  • Системы управления базами данных.

  • Средства электронных презентаций.

Классификация ПО. Основные функции и назначение различных классов программ.

Под программным обеспечением (ПО) понимают совокупность программ предназначенных для обработки данных и решения различных задач на компьютере. Операционная система обеспечивает совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляет пользователю доступ к его ресурсам. Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между устройствами. В операционной системе имеются программные модули, управляющие файловой системой. В состав операционной системы входит специальная программа – командный процессор, - которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их. Пользователь может дать команду запуска программы, выполнения какой-либо операции над файлами (копирование, удаление и т.д.), вывода документа на печать и т.д. Операционная система должна эти команды выполнять. К магистрали компьютера подключаются различные устройства (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер и др.). В состав операционной системы входят драйверы устройств – специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами, а также позволяют производить настройку некоторых параметров устройств. Каждому устройству соответствует свой драйвер.Классификация ПО: по сфере использования: Системное ПО: (СПО).Прикладное ПО: (ППО).ПО программирования. СПО - совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и компьютерных сетей. ППО или пакет прикладных программ - комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной области. ПО программирования или инструментарий технологии программирования - совокупность программ, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения создаваемых программных продуктов. Системное программное обеспечение можно разделить на базовое программное обеспечения, которое, как правило, поставляется вместе с компьютером, и сервисное программного обеспечения, которое может быть приобретено дополнительно. Базовое программное обеспечение - минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера. В базовое ПО входят:
    операционная система (предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами компьютера); операционные оболочки (текстовые и графические); сетевая операционная система (комплекс программ, обеспечивающих обработку, передачу и хранение данных в сети) Сервисное программное обеспечение - программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового программного обеспечения и организуют более удобную среду работы пользователя.
Прикладное ПО или пакеты прикладных программ подразделяются на: проблемно-ориентированные пакеты, пакеты общего назначения (СУБД, текстовые процессоры, табличные процессоры, средства презентационной графики, интегрированные пакеты), методо-ориентированные (реализация методов математики, статистики, экономики, управления), офисные (органайзеры, переводчики, проверки орфографии и грамматики, распознавания текста, коммуникационные), настольные издательские системы, программные средства мультимедиа, системы искусственного интеллекта.ПОП или инструментарий технологии программирования:
    средства для создания приложений (язык и системы программирования, инструментальная среда, интегрированные среды); средства для создания информационных систем (CASE - технология).
Процесс разработки и использования программы называется ее жизненным циклом .

Особенности ОС типа Windows

    Возможность использования пользовательскими программами всей свободной оперативной памяти компьютера. Наличие графической оболочки. Многозадачный и многопользовательский режим. Наличие большого количества встроенных драйверов ВУ и технология Plug and Play.
Это позволяет пользователю достаточно просто подключить новое ВУ (внешнее устройство). При подключении нового ВУ в процессе загрузки компьютера оно будет обнаружено, автоматически определен его тип и загружен его драйвер. В случае отсутствия такого драйвера пользователю предлагается установить его самостоятельно: либо с дискеты, имеющейся в комплекте поставки данного ВУ, либо из списка предложенных устройств выбирается драйвер того устройства, который является наиболее подходящим для данного ВУ.
    Являются сетевыми ОС. Наличие режима защиты от сбоев. (Это позволяет восстановить нормальную ее работу, если при обычном способе загрузки компьютер зависает, то есть загрузка не проходит до конца). Наличие системы автосохранения документа в ее приложениях.
8) Запоминание системой последнего выполненного пользователем действия. (Это позволяет, в большинстве случаев, немедленно исправить неправильное действие). 9) Запоминание некоторыми приложениями (например: Word) всей последовательности действий осуществленной при работе с данным документом в данном сеансе работы с ним. Для упрощения работой пользователя в состав современных операционных систем, и в частности в состав Windows, входят программные модули, создающие графический пользовательский интерфейс. В операционных системах с графическим интерфейсом пользователь может вводить команды с помощью мыши. В состав операционной системы входят также сервисные программы, или утилиты. Такие программы позволяют обслуживать диски, выполнять операции с файлами, работать в компьютерных сетях и т.д. Для удобства пользователя в состав операционной системы обычно входит также справочная система. Справочная система позволяет оперативно получать необходимую информацию как о функционировании операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей. Загрузка операционной системы производится по следующей схеме:
Оперативная память Системный диск
Программные модули операционной системы Файлы операционной системы
Master Boot
BIOS Master Boot
После проведения самотестирования специальная программа, содержащаяся в BIOS, начинает поиск загрузчика операционной системы. Происходит поочередное обращение к имеющимся в компьютере дискам и поиск на определенном месте (загрузочном секторе) наличия специальной программы Master Boot (программы-загрузчика операционной системы). После окончания загрузки операционной системы управление передается командному процессору. В настоящее время все операционные системы для персональных компьютеров обеспечивают взаимодействие с пользователем с помощью графического интерфейса. Графический интерфейс позволяет взаимодействие человека с компьютером в форме диалога с использованием окон меню и элементов управления (диалоговых панелей, кнопок и т.д.). Основную часть экрана занимает Рабочий стол , на котором располагаются значки и ярлыки. Значки обеспечивают (с помощью двойного щелчка) быстрый доступ к дискам, папкам, документам, приложениям на устройстве. Значки появляются на Рабочем столе после установки Windows. В левой части экрана обычно располагаются значки Мой компьютер, Мои документы, Сетевое окружение и Корзина. В нижней части экрана располагается Панель задач , на которой находится кнопка Пуск , кнопки выполняемых задач и открытых папок, индикаторы и часы. ОС типа Windows является многозадачной операционной системой, то есть параллельно могут выполняться несколько приложений. Важнейшим элементом графического интерфейса являются окна. Существуют два основных типа окон – окна приложений и окна документов. В окне приложений выполняется любое запущенное на выполнение приложение или отражается содержимое папки. Открыть или закрыть окно приложения – то же, что и запустить программу на выполнение или завершить ее. Элементы окна: рабочая область, граница, заголовок, значок системного меню, строка горизонтального меню, панель инструментов, кнопки Свернуть, Развернуть/Восстановить, Закрыть (расположены в верхней правой части окна). Окна документов предназначены для работы с документами и «живут» внутри окон приложений. Окно документа содержит зону заголовка, полосу прокрутки и линейки. Открытое окно документа может находиться в активном или пассивном состоянии. Меню является одним из основных элементов графического интерфейса и представляет собой перечень команд, на которых необходимо сделать выбор. Выбор пункта меню приводит к выполнению определенной команды. Диалоговые панели могут включать в себя разнообразные элементы: вкладки, командные кнопки, текстовые поля, списки, раскрывающийся список, переключатели, контекстное меню, ползунки (например, уровень громкости). Пакеты прикладных программ. Пакеты прикладных программ являются наиболее динамично развивающейся частью рынка информационных продуктов и услуг программного обеспечения. Совершенствование пакетов прикладных программ способствует внедрению компьютеров во все сферы деятельности. Структура и принципы построения пакетов прикладных программ определяются типом компьютера и операционной системы. В настоящий момент среди пользователей наиболее распространены пакеты прикладных программ для компьютеров, работающих под операционной системой Windows. Некоторые виды прикладных программ: 1. Текстовые процессоры – предназначены для работы с документами(текстами). Примерами текстовых процессоров для ПК являются MS Word, Лексикон, Chiwriter, Фотон и т.д. Возможности MS Word:
      имеет развитую систему готовых и ранее созданных стилей оформления документа; автозамену при наборе; набор многоколоночного текста; вставку и форматирование таблиц; вставку в документ объектов различного рода (рисунков, объектов Word Art, диаграмм, надписей, символов, номеров страниц, список, т.д.); обтекание текстом любых вставленных объектов; оформление текста разнообразными линиями и рамками; создание различного вида бланков и шаблонов; автоматическая проверка орфографии, грамматики; имеет большое количество значков – кнопок для ускоренного выполнения команд.
2. Настольные издательские системы – программы профессиональной издательской деятельности, дающие возможность осуществлять электронную верстку основных типов документов и позволяют:
    верстать текст, используя эталонные страницы, создавать колонки текста, работать с длинными документами как с единым целым; осуществлять полиграфическое оформление путем настройки базовой линии, поворотов текста и т.п.; импортировать разнообразные данные и собирать текст; обрабатывать графические изображения; обеспечивать вывод документов полиграфического качества; работать в сетях на разных платформах.
Примеры настольных издательских систем: Corel Ventura , PageMaker , QuarkXPress . 3. Графические редакторы – пакеты, предназначенные для обработки графической информации. Делятся на пакеты обработки растровой и векторной графики. Пакеты прикладных программ растровой графики предназначены для работы с фотографическими изображениями. Лидером среди растровых пакетов является Adobe Photoshop . Среди других следует упомянуть Aldus Photostyler , Picture Publisher , Photo Works Plus . Пакеты прикладных программ векторной графики – профессиональные пакеты для работы, связанной с художественной и технической иллюстрацией, дизайном, и занимают промежуточное положение между системой автоматизированного проектирования и настольными издательскими системами. Стандартом является пакет Coreldraw . Среди других можно выделить
Adobe Illustrator , Aldus Freehand , Professional Draw . 4. Электронные таблицы (табличные процессоры) – пакеты прикладных программ, предназначенные для обработки табличным образом организованных данных. Наиболее распространены и популярны в настоящее время Excel ,
Quattro Pro , Supercalc . Программа Excel позволяет подсчитывать суммы по столбцам и строкам таблицы, брать проценты, подсчитывать среднее арифметическое и т.п. В нем имеется множество (более 200) стандартных функций – математических, статических, финансовых и т.д. Оформление таблиц может быть самым разнообразным: возможности форматирования данных как в хорошем текстовом редакторе (можно менять шрифты, начертания, выделять группы ячеек различными типами линий и различным фоном); можно строить по табличным данным графики и диаграммы; вставлять в таблицу объекты различной природы (картинки, объекты Word Art и т.п.) и т.д. 5. Организаторы работ – предназначенны для автоматизации процедур планирования использования ресурсов (времени, денег, материалов), имеют две разновидности: 1) управление проектами (MS Project, Time Line, CASuperproject ); 2) организация деятельности отдельного человека (Lotus Organizer , Microsoft Shedul , ACTI ). 6. Системы управления базами данных (СУБД) предназначены для создания, хранения и ведения баз данных. СУБД разработано великое множество, для различных классов компьютеров и операционных систем. Они отличаются способами организации данных, форматом данных, языком формирования запросов. Самыми популярными являются реляционные СУБД : dBase , Paradox , MS Access , FoxPro . Для серверов и сетей популярны продукты Oracle . MS Access представляет собой пример СУБД работающей с реляционными базами данных. Работа с ней организована по принципам объектно-ориентированного программирования, реализованного на основе языка программирования Visual Basic. Наличие системы мастеров позволяет создавать требуемые элементы СУБД (таблицы, запросы, формы, отчеты) для конкретной задачи, не описывая их программно, а выполняя лишь требуемые мастером действия. Это облегчает работу по созданию конкретной СУБД и позволяет вносить изменения в ее структуру по своему желанию. Дополнительным достоинством Access является интегрированность ее с другими программами пакета MS Office. 7. Пакеты программ мультимедиа – средства обработки аудио- и видеоинформации. Их использование требует дополнительного аппаратного обеспечения – аудио- и видеоплат, колонок, CD- и DVD-ROM и т.д. 8. Системы автоматизации проектирования предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ в машиностроении, строительстве и т.п. Стандартом среди пакетов данного класса является AutoCAD . 9. Программы распознавания символов предназначены для ш-ревода графического изображения текста (буквы и цифры) в ASCII коды символов. Основные продукты данного типа поставляются совместно со сканерами. К пакетам данного типа относятся FineReader , CunieForm , Tiger ™, OmniPage . 10. Финансовые программы предназначены для ведения личных финансов, автоматизации бухгалтерского учета фирм и предприятий, анализа инвестиционных проектов, экономического обоснования финансовых сделок и т.п. Особую популярность приобрели программы планирования личных денежных ресурсов, например, MS Money , MoneyCounts , МЕСА Software . 11. Аналитические пакеты – программы статистических расчетов. Значительно перекрывают по возможностям статистического анализа Электронные таблицы. К пакетам данного типа относятся популярные зарубежные программы StatGraphics , SPSS , Statistika . 12. Интегрированные пакеты прикладных программ. Наиболее мощная и динамично развивающаяся часть программного обеспечения. В рамках этого программного обеспечения можно выделить две наиболее значимые группы: 1) полносвязанные пакеты; 2) объектно-связанные пакеты. Полносвязанные пакеты представляют собой многофункциональный автономный пакет, в котором в одно целое соединены функции и возможности специализированных (проблемно ориентированных) пакетов, родственных по технологии обработки данных . Представителями Данного класса пакетов являютсядля Windows - Microsoft Works , Lotus Works . Объектно-связанные интегрированные пакеты – последнее слово в технологии ПО. Подход к интеграции программных средств заключается в объединении специализированных пакетов врамках единой ресурсной базы и обеспечении взаимодействия приложений, т.е. программ пакета, на уровне объектов и единого упрощенного центра переключателя между приложениями. Наиболее мощные пакеты данного типа: Microsoft Office , Lotus , SmartSute , Borland Office .

Системы управления базами данных

Основные понятия и определения.

Банк данных – это система специальным образом организованных данных – БД, программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных. База данных – именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области. Система управления базами данных совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. Программы, с помощью которых пользователи работают с БД, называются приложениями . С одной БД могут работать несколько приложений. Например, если БД моделирует некоторое предприятие, то для работы с ней может быть создано приложение, которое обслуживает подсистему учета кадров, другое приложение может быть посвящено работе подсистемы заработной платы сотрудников, третье – как подсистема складского учета, четвертое – планирование производственного процесса и т.д. Приложения могут работать параллельно и независимо друг от друга, а СУБД призвана обеспечить их работу таким образом, чтобы каждое из них выполнялось корректно, и учитывало все изменения в БД, вносимые другими приложениями. Архитектура БД . В настоящий момент используется предложенная американским комитетом по стандартизации ANSI (American National Standards Institute) трехуровневая система БД.

Рис.1. Трехуровневая модель СУБД.

    Уровень внешних моделей. Этот уровень определяет точку зрения на БД отдельных приложений. Концептуальный уровень – центральное управляющее звено, БД представлена в наиболее общем виде, который объединяет данные используемые всеми приложениями. Этот уровень отражает обобщенную модель предметной области (объектов реального мира), для которой создавалась БД. Физический уровень – собственно данные, расположенные в файлах.
Эта архитектура позволяет обеспечить логическую (между 1 и 2) и физическую (между 2 и 3) независимость при работе с данными. Логическая независимость предполагает возможность изменения одного приложения без корректировки других. Физическая – возможность переноса информации с одних носителей на другие при сохранении работоспособности. Выделение концептуального уровня позволило разработать аппарат централизованного управления БД. Пользователи БД. На каждом этапе своего существования с БнД связаны различные категории пользователей.
    Конечные пользователи. Основная категория. В нее могут входить случайные пользователи или сотрудники, от которых не требуется специальных знаний в области ВТ. Администраторы банка данных. Отвечают за оптимальную организацию и корректность работы БнД в многопользовательском режиме. Разработчики и администраторы приложений. Задействованы при проектировании, создании и реорганизации БнД. Администраторы координируют работу разработчиков конкретных приложений.
Модели данных. Сами по себе данные не обладают определенной структурой, данные становятся информацией тогда, когда пользователь задает им определенную структуру, то есть осознает их смысловое содержание. Поэтому центральным понятием в области БД является понятие модели. Модель данных это некоторая абстракция, которая, будучи приложима к конкретным данным, позволяет пользователям и разработчикам трактовать их уже как информацию, то есть сведения, содержащие не только данные, но и взаимосвязь между ними. Для каждого из трех уровней архитектуры БД можно сопоставить понятие модели. Реляционная модель данных - основная модель в классе теоретико-множественных моделей. Простота и наглядность и серьезное теоретическое обоснование определили большую популярность этой модели. Развитие формального аппарата представления и манипулирования данными в рамках реляционной модели сделали ее наиболее перспективной для использования. Теоретической основой этой модели стала теория отношений и реляционная алгебра. Американский математик Э.Ф.Кодд в 1970 году сформулировал основные понятия реляционной модели. Основной структурой данных в модели является отношение, именно поэтому модель получила название реляционной. 3. Инфологические модели. Кроме физического и концептуального уровней существует еще один, предшествующий им. Модели этого уровня выражают информацию в виде, не зависящем от используемой СУБД, и называются инфологическими или семантическими . Они отражают в естественной форме информационно-логический уровень абстрагирования, связанный с описанием объектов, их свойств и взаимосвязей. Инфологические модели используются на ранних стадиях проектирования для описания структур данных в процессе разработки приложения, а даталогические модели уже поддерживаются конкретной СУБД. В семидесятых годах было предложено несколько моделей данных, названных семантическими. В настоящий момент наиболее широкое распространение получила модель Чена (Chen), предложенная в 1976 году, «сущность-связь» или ER-модель (“Entity Relationship”). ER - модель. В ее основе лежат следующие базовые понятия. Сущность – это класс однотипных объектов. Сущность имеет уникальное имя. Предполагается, что в системе существует множество экземпляров данной сущности. (Пр.: сущность - студент, экземпляры – студенты вуза; преподаватель – преподаватели вуза). Объект имеет свой набор атрибутов – свойств объекта. (Пр.: у сущности Студент атрибуты номер зачетной книжки, фамилия, имя, отчество, группа; Преподаватель – табельный номер, ФИО, кафедра). Атрибут, однозначно идентифицирующий конкретный экземпляр сущности, называется ключевым . (Номер зачетной книжки; табельный номер). О

бщепринятое графическое изображение: М

ежду сущностями могут быть установлены связи . Связи – это бинарные ассоциации, показывающие, каким образом сущности соотносятся или взаимодействуют между собой. По множественности связи делятся на три типа: один-к-одному (один экземпляр одной сущности связан только с одним экземпляром другой сущности), один-ко-многим (один экземпляр одной сущности связан с несколькими экземплярами другой сущности), многие-ко-многим (один экземпляр одной сущности связан с несколькими экземплярами другой сущности и наоборот). На рисунках 5, 6, 7 приведены соответствующие примеры. Связь любого типа может быть обязательной , если в данной связи должен участвовать каждый экземпляр, и необязательной . Связь может быть обязательной с одной стороны и необязательной с другой.

Этапы проектирования реляционных баз данных.

Процесс проектирования БД представляет собой последовательность переходов от неформального словесного описания информационной структуры предметной области к формализованному описанию объектов предметной области в терминах некоторой модели. Можно выделить следующие этапы проектирования.
    Системный анализ и словесное описание информационных объектов предметной области. Проектирование инфологической модели предметной области – частично формализованное описание объектов предметной области в терминах некой инфологической, например, ER-модели. Даталогическое или логическое проектирование БД, то есть описание БД в терминах принятой даталогической модели. Физическое проектирование БД, то есть выбор способа размещения БД на внешних носителях.
Системный анализ должен заканчиваться подробным описанием информации об объектах, формулировкой задач с кратким описанием алгоритмов их решения, описанием входных и выходных документов.Между вторым и третьим этапами необходимо решить, с помощью какой СУБД будет реализовываться проект. Для ER-модели существует алгоритм однозначного преобразования ее в реляционную модель данных:
    Каждой сущности ставится в соответствие отношение реляционной модели данных. Каждый атрибут сущности становится атрибутом соответствующего отношения. Для каждого атрибута задается конкретный тип данных и обязательность или необязательность данного атрибута. Первичный ключ сущности становится ключевым полем соответствующего отношения. В каждое отношение, соответствующее подчиненной сущности, добавляется атрибут основной сущности, и этот атрибут становится внешним ключом. Для определения необязательного типа связи у атрибута, соответствующего внешнему ключу, устанавливается необязательность данного атрибута. При обязательном типе связи устанавливается его обязательность. Если в ER-модели присутствуют связи «многие-ко-многим», то для перехода к реляционной модели данных (где такие связи не поддерживаются) вводится дополнительное связующее отношение. Оно связано с каждым исходным связью «один-ко-многим», а его атрибутами служат первичные ключи связываемых отношений.
В результате выполнения даталогического проектирования должна быть разработана схема БД, то есть совокупность отношений, которые моделируют объекты БД и связи между ними. Кроме того, должны быть получены: описание концептуальной схемы БД в терминах выбранной СУБД, описание внешних моделей, описание правил и разработка процедур поддержки целостности БД.

Проектирование баз данных в Access.

Таблицы и связи между ними. Формирование БД в Access состоит из ряда последовательных этапов. Первый этап этого процесса – создание таблиц. Таблицы в Access являются теми первичными, исходными файлами, на основе которых в дальнейшем строится все здание БД.Данные в таблице организованы в столбцы (называемые полями) и строки (записи).Наиболее детальным и основательным методом формирования таблиц является режим конструктора. В режиме конструктора задаются имена полей и типы данных. В зависимости от характера данных необходимо задать свойства полей.Каждая таблица должна содержать одно или несколько полей, однозначно идентифицирующих каждую запись в таблице. Это называется ключевым полем таблицы. Если поле содержит уникальные значения, такие как коды или инвентарные номера, то это поле можно определить как ключевое.После создания таблиц, содержащих данные, относящиеся к различным аспектам базы данных, необходимо определить связи между таблицами. После этого становится возможным создание запросов, форм и отчетов, в которых выводятся данные из нескольких таблиц сразу. Когда между двумя таблицами устанавливается связь, это означает, что величины из одной таблицы ставятся в соответствие величинам из другой таблицы. При связывании полей существуют следующие правила.

Обычно связывают ключевое поле родительской таблицы (внешний ключ) с соответствующим ему полем в дочерней таблице («один-ко-многим»).Тип создаваемой связи зависит от полей, для которых определяется связь.

Формы. Формы используются для получения ответов на запросы и записи данных в таблицы. Формы позволяют выводить данные из нескольких таблиц сразу (если эти таблицы связаны).По своей сути форма представляет собой окно, в котором можно размещать различные управляющие элементы. Чаще всего используются текстовые поля, списки (или поля со списком) и кнопки. Текстовые поля чаще всего используются для ввода данных, а списки - для работы с перечнем из нескольких вариантов.Формы могут быть одиночными и вложенными (составными). У вложенных форм существуют основная и подчиненная формы. Подчиненная форма сохраняется как самостоятельная форма, так и в составе вложенной формы. Подчиненная форма обычно используется для вывода данных из таблиц или запросов, связанных с отношением «один-ко-многим». При создании формы и подчиненной формы, базирующихся на таблицах, связанных отношением «один-ко-многим», главная форма представляет сторону «один» отношения, а подчиненная форма представляет сторону «многие». Главная форма синхронизируется с подчиненной формой таким образом, что в подчиненной форме выводятся только записи, связанные с записью в главной форме. Привести примеры из практики. Отчеты. Если форма предназначена для работы на экране, то отчет - это гибкое и эффективное средство для организации данных при выводе на печать. С помощью отчета имеется возможность вывести необходимые сведения в том виде, в котором требуется. Больше всего сведений в отчете берется из базовой таблицы или запроса, являющихся источниками данных для отчета. Другие сведения вводятся при разработке отчета.Запросы. Запросы – основной способ получения сведений из базы данных. Запросы являются основным средством просмотра, изменения и анализа информации, которая содержится в одной или в нескольких таблицах БД. С помощью запроса можно отобрать определенную информацию и рассортировать ее по значениям полей.Существуют три основных типа запросов: запросы на выборку , запросы на изменение и SQL -запросы.Запросы на выборку позволяют извлечь информацию, рассчитать показатели и создать перекрестные ссылки, но не изменяют данные в таблицах . Запросы на выборку можно разделить на простые запросы (вывод какой-либо таблицы полностью), запросы с использованием групповых операций (напр., суммирование значений поля, поиск минимального значения, подсчет количества записей) и запросы с условиями (с критериями отбора).Запросы на изменение делятся на запросы на создание таблицы, запросы на добавление/ удаление/ обновление записей в таблице и на перекрестные запросы. Защита программных продуктов. Программные продукты и компьютерные базы данных являются предметом интеллектуального труда специалистов высокой квалификации. Процесс проектирования и реализация программных продуктов характеризуется значительными материальными и трудовыми затратами, основан на использовании наукоемких технологий и инструментария, требует применения и соответствующего уровня дорогостоящей вычислительной техники. Поэтому возникает необходимость принятия мер по защите интересов разработчика программ и создателей компьютерных баз данных от несанкционированного их использования. Программный продукт и базы данных должны быть защищены по нескольким направлениям от воздействия: 1. человека – хищение машинных носителей и документации программного обеспечения; нарушение работоспособности программного продукта и др.; 2. аппаратуры – подключение к компьютеру аппаратных средств для считывания программ и данных или их физического разрушения; 3. специализированных программ – приведение программного продукта или базы данных в неработоспособное состояние (например, вирусное заражение), несанкционированное копирование программ и базы данных и т.д. Самый простой и доступный способ защиты программных продуктов и базы данных - ограничение доступа. Программные системы защиты от несанкционированного копирования Данные системы предотвращают нелицензионное использование программных продуктов и баз данных. Программа выполняется только при опознании некоторого уникального некопируемого ключевого элемента. Таким ключевым элементом могут быть:
    дискета, на которой записан не подлежащий копированию ключ; определенные характеристики аппаратуры компьютера; специальное устройство (электронный ключ), подключаемое к компьютеру и предназначенное для выдачи опознавательного кода.
Правовые методы защиты программных продуктов и баз данных включают:
    патентную защиту; закон о производственных секретах; лицензионные соглашения и контракты; закон об авторском праве.
Различают две категории прав:
    экономические права, дающие их обладателям право на получение экономических выгод от продажи или использования программных продуктов и баз данных; моральные права, обеспечивающие защиту личности автора в его произведении.
Дополнительные меры защиты программных продуктов и баз данных: Патентная защита устанавливает приоритет в разработке и использование нового подхода или метода, примененного при разработке программ, удостоверяет их оригинальность. Статус производственного секрета для программы ограничивает круг лиц, знакомых или допущенных к ее эксплуатации, а также определяет меру их ответственности за разглашение секретов. Например, используется парольный доступ к программному продукту или базе данных, вплоть до паролей на отдельные режимы (чтение, запись, корректировку и т.п.). Программы, как любой материальный объект большой стоимости, необходимо охранять от кражи и преднамеренных разрушений. Лицензионные соглашения распространяются на все аспекты правовой охраны программных продуктов, включая авторское право, патентную защиту, производственные секреты. Наиболее часто используются лицензионные соглашения на передачу авторских прав
  1. Основная образовательная программа высшего профессионального образования направление подготовки 034400. 62

    Основная образовательная программа бакалавриата по направлению подготовки 034400.62 Физическая культура для лиц с отклонениями в состоянии здоровья (адаптивная физическая культура)

  2. Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление подготовки (97)

    Основная образовательная программа

    1.1. Основная образовательная программа высшего профессионального образования бакалавриата, реализуемая в ГОУ ВПО «Северный государственный медицинский университет Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации» по направлению

  3. Основная образовательная программа высшего профессионального образования направление подготовки (13)

    Основная образовательная программа

    Учебно-методическое объединение вузов Российской Федерации по образованию в области физической культуры на базе Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

  4. Образовательной программы по укрупненной группе 230000 Информатика и вычислительная техника по направлению 230100. 62 Информатика и вычислительная техника по профилю 230100. 62. 09 Технологии разработки программного обеспечения Красноярск 2011 г

    Документ

    Иностранный язык обеспечивает приобретение студентами знаний, умений и навыков в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования (ГОС ВПО III)

  5. Лекция 1 " Предмет и основные понятия информатики"

    Лекция

    Информатика - это комплексная, техническая наука, которая систематизирует приемы создания, сохранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств