Geum.ru

Представление данных в ЭВМ

Вид материалаДокументы

Содержание


Представление данных.Уровни моделей данных
Типы моделей представления данных
Компьютерные сети
Файлы и их хранение
Подобный материал:
Представление данных в ЭВМ.Любая инфа представляется в ЭВМ как последовтельность байтов.В самих байтах нет ничего что позволяет трактовать их как числа или данные др типа.В любом случае инфа кодируется ввиде положит,целых,двоичных чисел(записыв с помощью 2-х чисел- 0 и 1) Их интерпретация зависит оттого какая программа и какое совершается действие с ней на данный момент.Если в программе предусмотрена раб с числами то байты интерпрет как числа,если предполаг действие с текстовми данными-то как условные числовые коды.

Система счисления. Число-краткая запись суммы # 168=1*10(2)+6*10(1)+8*10(0) т.е последоват коэффициентов при степени числа 10.Число 10 назыв основанием десятичной сист счисления, если в качестве основ взять др число то получим др сист счисления.Цифры-спец языки использ для записи чисел,их кол-во должно быть=основанию,младшая цифра=0,а старшая на ед меньше основания.Число можно предст ввиде разных сист счисления.В компе все данные представл ввиде двоичной сист счисл.В качестве краткой записи при просмотре и исправлении двоичных данные наход в памяти компа использ 16-ричная сист счислюЛюбое данное записанное в 1 байте предст всего двумя 16-ричными цифрами.Одним байтом(8бит) мона представить 256 целых положит чисел от 0до255,такой тип данных назыв однобайтовым целым без знака.Превышающ 255 требуют более 1 байта для своего представления.Для работы с ними использ типы:2-хбайтовая без знака(обеспеч представление 65536 целых полож чисел от 0до65535.И 4-хбайтовая целая без знака9обеспеч представление от 0до4,2млр.Все остальные типы данныех формир на основе этих типов(1-байт цел без знака итд).Типы без знака обычно использ в качестве счетчиков и для кодирования тесковых знаков,а типы со знаком для представл числовых данных.

Вещественные типы. Работая с вещест типами надо иметь ввиду 2 аспекта: 1)способы визуализации чисел(форма записи чисел на бумаге,их представл при вводе с клавы.В информ технологиях принято пистаь вместо запятой точку # 12.4-это формат с фиксированной точкой);

2)способы представления чисел памяти ЭВМ.

Вещест число с плавающей точкой сост из: 1)мантиссы(порядок задается целым числом,указывающим в какую степень надо возвести число 10 чтоб при умножении на мантиссу получить вещест число,кот имеется ввиду;

2)порядка

Как мантисса так и порядок могут иметь знак «+» точка определена величино порядка

Символьный и лгический типы данных: Символьн данные составлены из отдельных текстовых знаков,кажд знак предст-ся опр-м целым «+» числом(числовым кодом).для чисел кодирования текст знаков использ спец таблицы кодирования.Разные программы могут раб на основе разн таблиц кодирования,поэтому текст документ созданный с помощью 1 программы не обязат может быть рпочитан с помощью др.Логич величины приним тока знач:1)TRUE(истина) 2)FALSE(ложь).Результат выражения с логич данными явл логической величиной.последоват операций может быть изменена указанием скобок.

Файловая структура: …. Как в каталоге так и в файле могут быть записаны частями в разные места диска.в процессе записи файл автоматич разбивается на такие части и кажд из них записыв в то место,которое свободно в данный момент,эти части назыв кластерами , размер кластера зависит от формата диска и может занимать несколько секторов.В рез-те такой записи дисковая память какбы делится на такие кластеры и они использ для записи файлов.Счит файлов также производится кластерами .В каталоге содер инфа о файле и вчастности номер кластера с кот начинается файл,этот номер использ для записи и считывания файлов

Основные концепции сетевого програм обеспечения(комплекс программ кот обеспечив работу сети): 1)концепция файлового сервера


2)архитертура клиент-сервер

1*)основана на том что сетевое програм обеспечение должно предоставл многим пользователям информ р-сы ввиде файлов,поэтому сервер такой сети назыв файловым.Сетевое програм обеспечение в данном сл назыв сетевой операц системой,ее основная часть размещ на файловом сервере,а на рабоч станциях устанавливается ее часть назыв оболочкой.Такой сервер предст собой хранилище файлов использ всеми пользователями при этом как программы так и файлы данных наход на сервере автоматич перемещаеются на раб станции где и обрабатываются.Програм сист в этом сл-е относ к одному из 2-х классов:1)программы-серверы(прогр сист обеспеч работу сервера)

2)программы-клиенты(обеспеч раб компа пользователя-клиента).в локальных сетях обычно использ концепция файлового сервера,а в глобальных –архитектура клиент-сервера

Топология локальной сети: Сетевая плата(адептер) обеспечив передачу и прием инфы по каналу связи.Чаще в лок сетях использ:1)моноканальная(использует открытый канал связи к кот подключаются все компы сети,назыв общая шина или моноканальн шина.На обоих концах шины стоит терминатор(спец устройство,для поглощения передаваемого сигнала.Достоинство этой типологии:а)устойчивость к неисправностям отдельных узлов,простота изменения сети.Недостатки:обрыв кабеля приводит к неработоспособн всей сети;существенное уменьш пропускной работы при больших объемах трафика )

2)кольцевая(замкнутое кольцо состоящее из сегментов,соедин сегментов осущест так назыв репитерами.Маркер-это пакет инфы кот последоват передается по кольцу от узла к узлу в одном направлении.Неисправность в любом узле разрывает всю сеть,к этом сл-е маркер сканирует в 2-х напрвлениях)

3)звездообразная(Управление всеми компами обеспеч спец устройством,кот назыв активный цент или центральный узел коммуникации.Недостатки: при отказе активного центра из строя выходит вся сеть;самая дорогостоящая типология.Достоинство:простота изменения и наращивания сети;обеспечив наиб объем передачи инфы

Структура глоб сети: М/у сетями возможен обмен инфой,для обеспеч такой связи использ ср-во межсетевого взаимодействия назыв мостами(использ-ся для связи сети с внутрисетевыми каналами),маршрутизаторами( связыв сети с разными внутри сетев каналами и обеспечив преобразование инфы) и шллюзами( для обеспеч связи сетей с разной архитектурой и связи с разл комп системами).Это спец компы в кот установлено 2 и более сетевых адаптеров,кажд из кот обеспечивает связь с 1 сетью. Глоб сеть вкл в себя подсети связи кот сост из коммуник. узлов(для быстрой передачи инфы) и каналов передачи инфы.Серверы и пользоват подкл к глоб сети ч/з провайдер.

Основные особенности глоб сети: Кажд пользоват и сервер должны иметь IP-адрес,сообщение передаваемое по сети снабжается адресами получателя и отправителя,и в процессе передачи автматич разбивается сетевым адаптером на части фиксирован длины назыв пакетами.На принимающем компе пакеты собираются в единое сообщение. Кажд пользоват и сервер в сети имеет адреса 3-х уровней:1)лок адрес-адрес сетевого адаптера,такие адреса назначаются производителями оборудования и явл уникальными,т.к управление их назначения централизовано.Использ тока в пределах лок сети.

2)IP-адрес-предст собой опр 4-х байтовую последовательность.Назначает администратор сети.Комп может подключатся к сети имея несколько IP-адресов,каждый из них х-ет 1 сетевое подключение

3)Доменный адрес(доменное имя).Пользоват неудобно использ IP-адрес в текущей работе,поэтому он использ имя.В этой сист всем компам присваиваются удобныее для пользоват текстовые имена.Доменный адрес надо регить в информацион центре сети.Имена корневых доменов указыв # на гос-во RU-россия итд.Имена компов имеющих доступ в инет ч/з узел отделяются от последующей части в полном доменном имени не точкой ,а @-ет.

Виды услуг в инете: Предоставление услуг в инете построено на основе моделей клиент-сервер.Для подк к инету достаточно иметь телефон линию провайдера и модем.Комп провайдера использ-ся пользователями для работы в инете назыв хостом.К услугам сети относятся:1)электрон почта-предст собой процесс передачи сообщений м/у компами

2)передача файлов (ФТП)-для пересылки файлов с FTP –серверов любому пользователю.Для получ файла необходимо указать полное доменное имя сервера и полную спецификацию файла

3)просмотр р-сов – обеспечивает поиск файла по содержанию

4)телеконференция-для обмена новостями,для проведения дисскусий.Позволяет посылать сообщ в открытое по разным темам информац группы.Для интерактивного общения использ IRC – пользоват видит на экране постоянно поступающую инфу и одновременно может помещать свою

5)всемирная паутина WWW – представл собой попытку объединения всех указанных ср-в,добавив к ним передачу графич изображ,звуков,видео.Так используя програм обеспечение для WWW мона получать доступ к файловым архивам,отправлять почту итд.Основой всемирной паутины явл принцип гиперссылок,в любом месте веб-страницы может быть помещена ссылка на др страницу,связанную по смыслу с данной,причем ссылка может находится не тока на данном компе но и на др конце земного шара.Благодаря такой организации взаимных ссылок все материалы фактически объединяются в единое целое,образуя всемир пайтину.Для путешествия по ней требуется програм обеспечение,кот назыв браузером.Чтобы начать путешествие необходимо подкл в инету и запустить какой-нить браузер

Алгоритмич ср-ва информатики: Информация-данные сведения отображ реальный мир

Знание- обобщенная инфа о предметной области и процесса решения задач с помощью кот выбираются действия в конкретныхситуациях,в сочетании с инфой о самих действиях образует интенсиональную инф-ю или знания.Экстансионал часто задается ввиде правила позволяющего опр принадлежность того или иного конкретного факта к орп понятию # понятие четн числа опр след образом при делении на 2 дает 0.Знания и данные существенно отлич друг от друга,что приводит к различным способам их представления и использования.Знаниям свойственно:1)внутр интерпретируемость

2)структирированность.это св-во декомпозиции сложн объектов на более простые и установления соответствующих связей м/у ними

3)связность-отражает закономерности относит факторов,процессов,явлений и соотв отношения м/у ними

4)активность,знания активны поскольку вкл в себя планы,действия.

Для представления знаний ввиде программ применяются спец языки программирования,а при создании баз данных и знаний использ особые модели(языки описания) этих видов инфы,учитывающие их специфику.В соответствии с уровнем требованиц к типизации(разбиению элементов по типам)модели разделяют на сильно типизированные(модели в кот предполагается,что все конкретные элементы должны быть обязательно отнесены к какому-либо типу из мн-ва заранее опр-х,если какие-то элементы явным образом низя отнести ни к одному из них,то вынуждены приводить их к тому или иному типу искусственно # 100,Вася,Томск) и слабо типизированные (не связаны никакими предположения относительно типа).Для представления данных использ сильно типизирован модели,а для представл знаний слабо типизированные.

Представление данных.Уровни моделей данных: б.д –специальная организованная совокупность взаимосвязанных данных отображ состояние предметной области.

III уровня представления данных:1)уровень внешних моделей.Внешние модели описывают данные представл интерес пользователей конкретной категории

2)уровень концептуальной модели.Опр объекты их х-ки и отношения представл интерес для всех пользователей

3)уровень внутренней модели физич хранения данных в памяти ЭВМ.Внутр модели ориентированы на конкретные особенности програм обеспечения и ЭВМ с помощью кот реализ б.д

При этом концепт модель отображ в логическую,а логическая в физическую

Абстракции: метод научного исследования, основанный на том, что при изучении некоторого явления, процесса не учитываются его несущественные стороны и признаки; это позволяет упрощать картину изучаемого явления и рассматривать его как бы в "чистом виде".Абстракция позволяет на основе одних типов построить др,более общие.Элемент форма А. –обобщение конкретных значений в типы св-в или описания конкретных объектов в типы объектов.Два вида абстракции:1)агрегация(это абстракция с помощью кот объект конструируется из др базовых объектов,внимание уделяется х-кам,деталям из кот сост объект; 2)обобщение(внимание уделяется тем св-м кот явл общими из исследуемых объектов и игнорирует то что их различает).Типы св-в составл типы объектов и относятся к интенсиональной информации,поэтому назыв интенсиональными св-ми.Эти св-ва реализации относ к экстансиональной инфе,поэтому назыв экстансиональными св-ми.Прямоугольники и овалы назыв вершинами,а линии дугами.На дугах располагают метки опр порядок типов св-в,сост тип объекта.(…СХЕМА…)Обобщение позволяет соотнести мн-во конкретных значений данных или конкретных значений данных или конкретных экземпляров объекта с одним общим типом ,а также мн-во типов с одним общим типом.В схеме обобщения дуги изображ двойными линиями.(…СХЕМА…)Обощ тип обладает св-ми общими для базовых экземпляров или типов.В 1 схеме можно показать как обобщ так и агрегацию.В ней дугами с 2-ой линией показ обобщ,а дугами с одинарными линиями агрегацию(…СХЕМА…).Если обобщ и агрегат одновременно,то его базовые типы наследуют типы св-в образующие его,как агрегат,а следовательно и св-ва этого типа объекта

Мн-ва.Кортеж: мн-во-совокупность объектов удовлетворяющих условию принадлежности. Мн-во описыв: имя мн-ва={описыв элементов}

Мн-во может быть задано экстансионально и интенсионально.В 1 сл-е в {} перечисляются все элементы кот могут быть в мн-ве

#: М={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}

При интенсиональном опр мн-ва в {} указыв 2 части разделенные вертикальной чертой,слева от нее записыв условное обозначение любого элемента мн-ва,а справа условие принадлежности

#: интенсион мн-ва запис так: М={а! а-целое ,0 больше или равно а и меньше или равно 9}

В мн-ве допустимо дублирование элементов и их расположение в любом порядке # : М1={1,2,3}; М2={2,1,3,1,3} считается эквивалентными

КОРТЕЖ-все элементы располагаются в строго опр порядке,формально кортеж записыв: R=

Дублирование элементов или изменение порядка в кортеже приводит к образованию нового кортежа.ют.к элементы будут находится в др позициях #: R1=<1,2,3> ; R2=<3,1,2,3,1>

Различают одноместные,2-х местные,n-местные кортежи

В приведенных выше # : R1-3-х местный,R2-5-и местный,Rn-местный кортежи

Домены и атрибуты: Каждый объект х-ся рядом св-в,х-к,для отражения моделирования использ АТРИБУТЫ.Атрибуты х-ся интенсионалом(задается его названием и мн-вом допустимых значений #: ЦЕЛЫЕ={х!х-целое;х>0}) и экстансионалом.Подобные мн-ва допустимых значений для атрибутов в моделировании инфы назыв ДОМЕНАМИ.Несколько атрибутов могут быть опр-ны на одном и томже домене,домен в этом сл-е мона рассматривать как обобщ этих атрибутов.Атрибуты опр-ны на общем домене,наследуют его св-ва(…СХЕМА…).Атрибуты сущ не сами по себе,а как компоненты др типов.С помощью агрегации они объедин и составл типы объектов и типы связи. ЭКЗЕМПЛЯР(РЕАЛИЗАЦИЯ)-кортеж конкретных значений разных атрибутов сост-х тип объекта или связи #: 20,Таня,Томск.

Атрибуты по знач кот мона однозначно опр значение др атрибутов назыв КЛЮЧЕВЫМИ(КЛЮЧАМИ).Ключ может состоять из нескольких атрибутов,если обладает таким св-вом.Если в типе объекта несколько ключей,то они назыв ВОЗМОЖНЫМИ.Использ при поиске экземпляров в б.д,а первичные ключи для формирования типов связей.

Отношения: декартовым(прямым) произведением мн-в А1,А2,…Аn назыв мн-во

R={}

Для краткости записи мона использовать след формулу: R=A1*A2*…*An

Знак умножения не имеет смысла операции умножения,а использ лишь для краткости записи декартова произведения

#: Т={t1,t2,…tn} – мн-во товаров

P={p1,p,2,…pn} – мн-во поставщиков

То декартовым произвед Q=T*P явл мн-во: Q={!tiэТ,pjэP,i=1,n;j=1,m}

Бинарное отношение выраж связь м/у элементами 2-х мн-в

Тернарное(3-х арное) м/у элем 3-х мн-в

N-арное м/у элементами N мн-в

#: A={1,3,8,9}

B={2,5}

Тогда декартово произведение,это мн-во S=A*B={<1,2>;<1,5>;<3,2>;<3,5>;<8,2;<8,5>;<9,2>;<9,5>}

Тогда отношение выраж связь м/у элементами этих мн-в a;<1,5>;<3,5>}

Этоже выражение мона записать и интенсионально R={!aэА;bэB;a
Декартово произведение S1,S2,Sn N-мн-во: Q(круглая штучка как знак принадлежности)S1*S2*Sn

Отношение и декартово произведение как и любое мн-во может быть записано как экстансионально(мн-во конкретных реализаций связи) так и интенсионально(тип связи)

#: КЛИЕНТ (Номер-кл,Имя,Адрес)

СЧЕТ(Номер-сч,Тип),следоват

ВЛАДЕЛЕЦ (Номер-кл,Номер-сч)

Табличные представления данных: Табличные формы х-ны для большинства моделей данных.В таких моделях экстансионалы типов объекта и типов связей описыв ввиде таблиц,кажд табл это какой-либо тип.Порядок расположения кортежей в такой таблице не играет роли и их дублирование не допускается поэтому реляционные таблицы часто назыв ОТНОШЕНИЯМИ

#: СЛУЖАЩИЙ(Номер,Имя,Адрес)

КОМПАНИЯ(Название,Дислакация)

Тогда отношение имеет след вид: Табл 1,2,3

Представление данных ввиде ГРАФА: ГРАФОМ назыв кортеж 2-х мн-в

Q=, где Х={x1,x2,…xn}- мн0во вершин

R={r1,r2,…r n}- мн-во дуг и соедин вершиной Х

Типы моделей представления данных: Иерархические базы данных графически могут быть представлены как дерево,состоящее из объектов различных уровней.Верхний уровень занимает человек,второй-объектывторого уровня (...СХЕМА...).М/у объектами сущ-ют связи,каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня.Иерархич базой данных является каталог папок Виндовса.

Сетевые базы данных отличается от иерархической тем,что в ней каждый элемент вышестоящего уровня может быть связан одновременно с любыми элементами следующего уровня(...СХЕМА...)Вообще на связи м/у объектамив сетевых моделях не накладывается никаких ограничений.Сетевой базой данных фактически явл всемирная паутина глобальной сети интернет.Гиперссылки связывают м/у собой сотни миллионов документов в единую распределенную сетевую базу данных.

Табличная или реляционная база данных содержит перечень объектов одного типа,т.е объектов с одинаковым набором св-в.Такую б.д удобно представлять в виде двумерной таблицы.Примером может служить б.д "учащиеся",представл собой перечень объектов(учеников),кажд из кот имеет Ф.И.О В качестве х-к(св-в) могут выступать номер личного дела,дата рождения,класс.Столбцы такой таблицы назыв ПОЛЯМИ,каждое поле х-ся своим именем и типом данных,отражающих сведения данного св-ва.Здесь все поля текстовые.При этом каждое поле обладает опр набором св-в(размер,формат итд).Поле б.д-это столюец таблицы включающий в себя значения опр-го св-ва.Строки таблицы явл записями об объекте,эти записи разбиты на поля столбцами таблицы.Запись б.д-это строка таблицы,кот содержит набор значений различных св-в объекта.В кажд таблице должно быть,по-крайней мере одно ключевое поле,содержимое кот уникально для любой записи в этой таблице.Значения ключевого поля однозначно опре-ют каждую запись в таблице.В нашей таблице ключевое поле-это "Номер личного дела".В реляционных б.д используются 4 основным типа полей:Числовой( тип имеют поля значения кот могут быть тока числовые),Символьный(имеет оля где хранятся символьные последовательности(слова,тексты)),Дата(имеет поля содержащие календарные даты в форме день/месяц/год),Логический(соответствует поля кот мона принимать да/нет или истина/ложь).От типа величины зависят те действия кот мона с ней производить# c числовыми величинами мона выполнять арифметич операции,а с символьными и логическими -нельзя

Компьютерные сети: комп сеть-это совокупность взаимосвязи ч/з каналов передачи информ. компов,обеспечив пользователя средствами обмена информации ,коллективное использование р-сов сети(аппаратные,программые,информационные).Сети делятся на: 1)локальные-все компы связаны единым высокосоростным каналом связи,расстояние м/у компами до 10 км при использовании проводной связи,и 20 км если радиоканалы связи

2)глобальные-используют разные каналы связи и в частности спутниковые каналы,позволяют соединить ЭВМ наход на расстоянии 10-15 км тыс друг от друга.Как правило имеют узловую структуру,состоят из подсетей,кажд из кот включ в себя:коммуникацион узлы,к кот подкл все компы.В этой сети нету единого центра управления.

3)Интросети-объединяет пользоват работающих в одной организации,обычно используют возможности имеющихся локальных и глобальных сетей.Может связывать компы наход не тока в 1 здании но и по всему миру.В сети есть компы кот предоставляют услуги всем пользователям,такой комп назыв СЕРВЕРОМ.Пользоват могут работать в 2-х режимах:1)режим терминала(мона лишь послать запрос и получить результат выполнения)

2)режим рабочей станции(кроме этого еще возможна обработка полученной инфы).

Комп сервер комплектуется мн-вом сетевых плат обеспечив подключение к сети и по своим возможносятм превосходят рабочие станции.

Предоставление инфы и передача ее по сети производится в соответствии со стандартными соглашениями набор таких стандартн соглашений назыв ПРОТОКОЛОМ

Файлы и их хранение: Файл-это программа или данные имеющие название и хранящиеся в долговременной(внешней) памяти.Каталог-таблица каждая строка в кот содержит инфу о каком-нибудь файле или др каталоге.при записи файла,сведения о них автоматически записыв в те каталоги кот указал пользователь.Кажды файл имеет назыание сост из 2-х частей-левая часть-имя,правая-разширение.В имени допустимо указыв не более 8 знаков,в расширении не более 3-х.При форматировании каждого диска(логич или физич) на нем автоматически создается каталог,кот назыв корневым.В корневом каталоге можно создать др каталог,кот будет назыв ПОДКАТАЛОГОМ или КАТАЛАГОМИ 1 уровня иерархии,в свою очередь каталоги 1 уровня могут содежржать инфу о каталоге 2 уровня.

Маршрут-это список назв каталогов по мере их вложенности разделенных знаком обратной черты.Корневой каталог занимает опр место на диске фиксированного размера,создаваемые пользователем каталоги след уровней иерархии и файлы размещаются при записи на свободные места памяти диска.Как каталог так и файл могут быть записаны в разные места диска,в процессе записи файл автоматически разбивается на такие части,и кажд из них записыв в то место кот свободно,эти части назыв КЛАСТЕРАМИ.Считыв файла также производится кластерами, файл собирается из отдельных частей,кот могут быть записаны в разных местах диска,такой способ хранения файлов осуществляется с помощью таблицы размещения фацлов кот формируется на каждом диске автоматически,при его форматировании.Клетки таблицы пронумерованы начиная с 0 и соответствуют частям памяти диска размером в 1 кластер.В кажд клетке может содержатся ноль,номер след кластера данного файла или спец числовой код означ-й окончание цепочки кластеров для данного файла.В качестве спец кода означающ окончание цепочки кластеров использ мах число.Программы кот обеспечивают просмотр и корректировку таблицы показывают код на экране ввиде.В каталоге содержится инфа о файле и в частности номер кластера с кот начинается файл,этот номер вместе с инф=ей содержащейся в таблице использ для поиска и считывая файлов