00-00001 (Лекции по Основам ВТ), страница 4

Каждый файл однозначно идентифицируется старшим номером устройства, младшим номером устройства i-ым номером (индексом i-го узла данного файла в массиве i-узлов). Когда вызывается драйвер устройства, но старшему номеру индексируется массив входных точек в драйверы. По младшему номеру драйвер выбирает одно устройство из группы идентичных физических устройств. Файл директории, в котором перечислены имена файлов позволяет установить соответствие между именами и самими файлами. Директория образует древовидную структуру, на каждый физический обычный файл, или файл устройства могут существовать ссылки (потенциальные ссылки в различных узлах этой структуры).

В непривелегированных программах запись в директории не разрешена,но при наличии паролей-приоритетов они могут быть прочитаны. Дополнительных связей между директориями нет. Большинство системных директорий UNIX используются для своих нужд. Один из них – корневой директорий, который является базой для всей структуры директорий и считая его отправной точкой можно найти размещение всех файлов. Файл не являющийся директорией можно встречать в различеых директориях, иногда под разными именами – это явление называется связыванием. Элемент директории, относящийся к одному файлу называется связью. Такие связи в UNIXе имеют равный приоритет.

Понятие оболочка. Оболочка в Ю – это механизм взаимодействия между пользователем и системой. Т.е. это интерпретатор команд, который считывает, набираемые пользователем команды и запускает выполнение запрошенных системных функций. В отличие от ядра оболочка не располагается резидентно в основной памяти, а подкачивается туда по мере необходимости, т.е. она является прикладной программой и поэтому пользователи могут писать свою индивидуальную оболочку для своих прикладных програм (сценарий).

Транспортеры и фильтры. Транспортер – это открытый файл, соединяющий два процесса. Информация записывается в транспортер на одном конце, файл можно считывать на другом. Схемка. Синхронизация, диспетчеризация и буферизация обеспечиваются UNIXом автоматически. Воспользовавшись транспортерами между парами процессов можно организовать конвейер, связав процессы друг с другом в линию. Оболочка обеспечивает конвейеры линейной структурой. Процессы могут быть взаимосвязаны и более сложно.

Фильтр в сист. Ю – это программа с одним входным и одним выходным потоками. В этом смысле Ю оставляет большое число фильтров. (например: языковые процессоры в Ю не выводят листинга, их вывод направляется фильтру, который печатает все необходимые листинги в едином унифицированном формате.

Многозадачность (мультипрограммирование). Пользователь может задать многозадачность, сопровадив команду знаком &. В этом случае оболочка не ожидает завершения выполняемой команды. Она даёт приглашение на ввод новой команды, продолжая выполнять предыдущую команду в фоновом режиме. Вновь задаваемая команда может быть файлом, содержащем другие команды, тем самым пользователь, работающий в интерактивном режиме может запустить в качестве фона последовательность пакетных работ.

Windows.

MS в 1985 г. разработал первую версию Windows. Начиная с 1990 г. появилось несколько новых модификаций. Обеспечивается возможность одновременного выполнения нескольких программ и переключение с одной на другую.

Обмен данными Windows: 1) Буферная передача данных; 2) Динамический обмен данными; 3) Механизм связи и внедрения объектов (OLE-технологии); 4) Проектирование программных продуктов и систем (CASE-технологии).

Возможности для разработчиков.

Основная идея оболочки Windows — естественность представления информации, которая должна представляться в той форме, которая обеспечивает наиболее эффективное усвоение этой информации человеком.

Windows — замкнутая рабочая Среда.  операции Windows могут заканчиваться без выхода из нее. Это ОС графического типа, где юзеру не нужно вводить директивы в виде текстовых строк. Все операции поддерживаются мышью. Обеспечивается независимый запуск и выполнение нескольких программ. Очень хорошая интеграция (встраиваемость программ). Windows — мультиагентная Среда.

Режимы работы: 1) Стандартный; 2) Расширенный. Реализуются параллельные процессы с автоматическим разделением во времени; 3) Работа в режиме MS-DOS; 4) Режим виртуальной памяти.

Концепция RISC-архитектуры и транскьюторы.

RISC-машины обладают сокращенным набором команд. Идея RISC-архитектуры порождена с одной стороны развитием сверхбольших интегральных схем, а с другой стороны стремлением реализовать с наименьшими аппратными средствами машины с большими вычислительными возможностями. RISC-машины появились в начале 1980х годов.

Среднестатистические данные показали: 80% команд исполняются в течение 20% машинного времени. Возникла идея разбиения сложной команды на элементарные, добившись роста производительности.

Архитектура RISC-процессора: 1) Упрощенный и фиксированный состав команд (одинаковая длина и структура); 2) Аппратная реализация управления вместо микропрограммного; 3) Выполнение всех (большинство) команд за 1 такт; 4) Осущ. доступа к памяти только через команды загрузки в процессор и записи в запоминающее устройство.

Преимущества: 1) Сокращеееный набор команд позволяет строить эффективные компиляторы; 2) Интенсивность исполнения больших регистровых стеков уменьшает число обращений к памяти; 3) Снижение аппаратных затрат улучшает надежность, технологичность.

Превосходство RISC-машин в 2-4 раза по производительности (по сравнению с простыми). Проблема возможности применения языков высокого уровня.

Транспьютер — компонент многопроцессорных систем. Эта ориентация определяет значение транспьютора для реализации в ЭВМ 5го поколения.

Вычислительная система, состоящая из N транспьюторов с быстродействием N операций в секунду ничего не теряет в суммарном быстродействии N*N операций в секунду. Можно создавать сверхвысокопроизводительные системы.

Первый транспьютер появился в 1979 г. (микропроцессор нового типа с емкой памятью, с простым и быстродействующим ЦП, а также эффективными средствами связи) связан с появлением языка высокого уровня Аккам (Мэт и Баррон). Язык позволил описать систему, состоящую из набора транспьюторов как ряд параллельных процессов, которые происходят совмесно и независимо друг от друга. Особое внимание в транспьюторе уделяется организации сквозных обменов при взаимодействии нескольких транспьюторов.

Характеристики:

Память данных — 64 16разрядных килослова.

Память команд — 4 16разрядных килослова.

Скорость передачи данных по шине — 350 Mb в сек.

Скорость передачи (I/O) — 150 Mb в сек.

Диспетчер задач является основной ОС транспьюторов. Отслеживает ресурсы, управляет процессами запуска и остановки задач, топология транспьюторного ядра. Осуществляет управление ресурсами системы, управление конфигурацией транспьюторного ядра, ведет статистику выполнения задач, тестирует, собирает информацию об отказах.

Общие представления о системе БД.

Современные системы информации имеют различные назначения и объем этой информации постоянно увеличивается. Основным требованием является интеграция информации и эффективность обработки. В сис. БД взаимосвязанные данные называются системой.

 сис., предназначенная облегчить труд человека. Кроме обычных форм знаний требуется создание сложной модели реального мира.

! ЯДРОМ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ЯВЛЯЮТСЯ ХРАНИМЫЕ ДАННЫЕ !

Данные описывающие конкретную предметную область должны храниться в легко доступном виде.

Накопители данных: магнитные диски, стриммеры, CD, М/О диски и т.д. Координатором БД выступает ОС. Говоря об обработке данных подразумевают некоторую предметную область.

Объект — может быть человек, предмет, событие, место или понятие о котором записаны данные. Клиенты, банковские счета и т.д.

Атрибут (элемент данных) — каждый объект харак-ся рядом атрибутов (дом: габариты, цвет, размер участка. Клиент банка: ФИО, адрес, идентификационный номер).

Значение данных.

Значения данных представляют действительные данные, содержащиеся в каждом элементе данных. В зависимости от того, как элементы данных описывают объект, их значения могут быть количественными, качественными и описательными. Информацию о некоторой предметной области можно представить несколькими объектами, каждый из которых описывается несколькими элементами данных.

Данные — принимаемые элементами значения.

Экземпляр, объект — единичный набор, принимаемый элементами данных значений.

Концептуальная модель — соответствующая модель объектов со составляющими их элементами данных и их взаимосвязями. Объекты связаны между собой. Концептуальная модель дает общее представление о потоке данных в предметной области.

Ключевые элементы данных (идентификаторы) — элементы данных, по которым можно определить другие элементы данных.

Кандидаты в ключевые элементы данных — иногда на практике однозначно идентифицировать объект могут 2 или более элемента данных.

Выбирать ключевые элементы данных следует с определенной тщательностью, так как это способствует созданию концептуальной модели данных.

Запись данных — совокупность значений связанных элементов данных. Значения, которые принимают элементы данных образуют запись.

Преимущества универсальных подпрограмм.

Универсальная подпрограмма (УП) обеспечивает заранее определенные методы доступа, освобождая прикладного программиста от необходимости кодирования, тестирования и отладки специфических методов. Реализует обобщенные методы доступа, позволяя удалять, добавлять, заменять, и искать данные. Обобщенные методы доступа распространены в ОС.

Методы доступа или УП гарантирует разную степень независимости от физического хранения данных, при котором изменение физического хранения могут отражаться в методах доступа и не требовать внесение изменений в прикладные программы. Вместо отдельных подпрограмм могут применяться универсальные методы доступа, поэтому прикладному программисту не нужно писать программы обслуживания файлов данных.

(...)

Недостатки традиционной организации файдов данных: избыточность данных (такое состояние данных, которое дублируется многими программами, могут храниться в различных местах.

При отсутствии инструмента БД пришлось решать ряд сложных задач, которые вызвали трудности недостаточных средств защиты хранимых данных, неадыкватная процедура восстановления, трудности с ведением длинных записей, трудности с адаптивностью, высокая стоимость программирования и сопровождения, сложность процедур управления и эксплуатации ЭВМ.

Ограничение разделения данных.

Данная задача может возникнуть при обработке данных из различных файлов. В этом случае программа управления ресурсами должна следить за правильностью исполнения данных и чтобы не было избыточности данных из различных файлов.

БД

БД — совокупность связанных данных конкретной предметной области различного назначения. Определение данных и отношений между ними отделены от процедурных предложений программы.

Разница между БД и файлом.

БД может иметь несколько назначений, соответствующих о различных представлениях о хранимых данных. Несколько назначений может иметь и файл, но соответствует только одному представлению. Несколько представлений файла  сортировка данных. Множество назначений БД возникло из ее использования многими юзерами.

СУБД

Для интеграции файлов в БД и обеспечения различным юзерам различных представлений от данных необходима система.

СУБД — Hard & Soft, программная логика и процедуры обеспечивающие управление БД.

 СУБД создает возможность доступа к интегрированным данным, которые пересекают операционные, функциональные организационные границы в предметной области.

Недостатки интеграции данных:

Из-за интеграции отдельных данных в БД, юзеры теряют право единоличного владения этими данными  уменьшается достоверность данных. Если не предусмотреть повышение мер недостоверности данных  проблемы с защитой в БД.  интеграция в БД уменьшает секретность хранимой информации.

Требования к СУБД: 1) Эффективность выполнения различных функций предметной области; 2) Минимизация избыточности; 3) Предоставление для процесса принятия решений непротиворечивой информации; 4) Обеспечение безопасности; 5) Отсутствие повышенных требований к персоналу, связанное с разработкой прикладных программ; 6) Реорганизация БД; 7) Централизованное управление; 8) Упрощение эксплуатации ЭВМ.

БД должна: 1) Удовлетворять актуальным требованиям внешних юзеров, обеспечивать хранение и модификацию больших объемов информации; 2) Обеспечивать заданный уровень достоверности хранимой информации и ее непротиворечивость; 3) Обеспечивать доступ к секретным данным только спец. юзерам; 4) Возможность поиска информации по ключу; 5) Удовлетворение требованиям по производительности обработки запросов; 6) Возможность реорганизации и расширения при замене границ ПО; 7)Различные виды выдачи информации; 8) Простота и удобство обращения к инф.; 9) Обеспечивать возможность одновременного обслуживания большого числа юзеров.

Администратор БД (АБД).

АБД — лицо, ответственное за выполнение функции администрирования БД.

АБД не обладатель БД, а ее хранитель. С усложнением предметной области усложняются процессы формирования инф. и принятия решения  расширение спектра функций аминистрирования БД. Главный принцип — непротиворечивость данных.

АБД должен: координировать все действия по сбору инф. Ее проектирование и ведение в целом. А также ЗИ.

Независимость данных.

Прикладному программисту для организации доступа к данным надо знать: 1)каков формат; 2) где распологаются; 3) как обратиться к ним.

Используя ту или иную БД и не зная ее внутреннего представления, этим достигается независимость данных. Возникают модернизации, связанные с экспортом и импортом файлов в БД (добавление и усечение БД).

Причины, порождающие необходимость независимости данных: 1) АБД должен проводить изменения содержания, расположения БД; 2) поставщик Hard & Soft обработки данных должен вводить новые технологии не требуя перепрограммирования программ клиента.

Необходимо обеспечить разделение данных представляя их по разному ограниченно прикладным программистам.

Защита АБД.

Два уровня независимости данных. Процесс проектирования БД начинается с установления концептуальных требований ряда юзеров. Эти требования интегрируются как единое обобщенное представление, из которого образуется концептуальная модель предметной области.

Транслирование концеп. модели (адаптация) в  совместимую область с выбраннной СУБД.

Логическая модель — версия концеп. модели, которая может быть обеспечена конкретной СУБД. Логич. модель отбражается в физическую память.

Внешние модели — юзерам выделяются подмножества этой логич. модели.