Параметры абзаца устанавливаются через меню «Формат\Абзац» или с помощью кнопок панели инструментов «Форматирование» для того абзаца, в котором находится курсор. Если в операции форматирования должны участвовать несколько абзацев их предварительно надо выделить.
Параметры шрифта устанавливаются только для выделенного фрагмента через меню «Формат\Шрифт» или с помощью кнопок панели инструментов «Форматирование».
Контрольные вопросы по Теме 2.1
1. Какие программы относятся к классу текстовых процессоров?
2. В каком виде представляется информация, обрабатываемая текстовыми процессорами?
3. Перечислите основные элементы окна редактора Word?
4. Из каких этапов состоит создание текстового документа?
5. Охарактеризуйте режимы отображения документа в редакторе Word?
6. Каковы основные правила при наборе текста?
7. Что считается абзацем и каковы его параметры?
8. Как можно увидеть непечатаемые символы документа?
9. Как создаётся и удаляется гипертекстовая ссылка?
10. Как можно добавить в текст таблицу?
11. Какие существуют способы выделения фрагмента документа?
12. Как скопировать или переместить фрагмент документа?
13. Что такое область выделения в документе и как ей пользоваться?
14. Как изменить параметры шрифта?
15. Как можно отредактировать текст?
16. Принципы форматирования текста.
17. Какие существуют режимы отображения документа?
18.Что содержит окно текстового редактора?
19. В чём заключается универсальный способ выделения текста?
20. Гиперссылка. Определение и назначение.
21. Перечислите режимы отображения документа.
22. Как осуществляется отображение панелей инструментов в окне редактора?
23. Как устанавливаются параметры шрифта?
24. В каком случае следует переключиться в режим структуры?
25. Как можно добавить в текст рисунок?
Тема 2.2. Электронные таблицы.
1. Основные понятия электронной таблицы
Для представления данных в удобном виде используют таблицы. Компьютер позволяет представлять их в электронной форме, а это дает возможность не только отображать, но и обрабатывать данные. Класс программ, используемых для этой цели, называется электронными таблицами.
Рабочая книга - представляет собой основной документ Excel. Она хранится в файле с произвольным именем с расширением «.xls». По умолчанию рабочая книга состоит из 16 листов, имеющих имена: Лист 1, …Лист 16. пользователь может изменить имя листа.
Лист - предназначен для создания и хранения таблиц, диаграмм и макросов. Состоит из 256 столбцов, которые имеют имя А, В, С,...Z,…AA,AB… и строки 1,2,3… 16384
Рисунок 1
Для хранения имени столбца используется 1 байт памяти, для хранения строки 256.
Ячейка – представляет наименьшую структурную единицу для размещения данных внутри рабочего листа. В качестве данных могут быть: текст, числовые значения, формулы функции и параметры форматирования. Ячейка, выбранная с помощью указателя называется активной. Тип данных вводимых в ячейку определяется системой непосредственно при вводе. При этом признаком текста является пробел, буква, апострофов, цифровых- цифра с первой позиции, признаком формул- знак равно.
Блок ячеек - прямоугольная область, объединяющая отдельные ячейки, адрес блока формируется по диагональным ячейкам.
Адресация ячеек. Существует 2 вида ячеек: 1) относительная (пример с В3)- при проведении копирования и перемещении, относительный адрес ячейки всегда меняется: при копировании вниз № строки увеличивается на 1, при копировании вправо имя столбца изменяется на 1 букву в сторону увеличения; 2) абсолютная- не изменяется при проведении любых манипуляций с ячейками, обозначенных $B$3, не изменится № строки, ни название столбца. Если B$2-не изменится № строки, $B2-не изменится название столбца.
Формула - математическая запись вычислений, производимых над данными в таблицах. Она начинается со знака равенства или математического оператора и записанного в ячейку таблицы. Результатом выполнения формулы является вычисление значения. Пример: =$A$12+B2. Если ячейка содержащая формулу, активна, то формула проявляется в строке ввода, то есть становится видна. В противном случае в ячейки проявляется по формуле значение.
Функция - математическая запись, указывающая на выполнение определенных вычислительных операций. Она состоит из имени и 1 или несколько аргументов, заключенных в круглые скобки. Пример: =SUM(A1:A10);LOGIO(B2);lg(B2)
Форматирование - задание определенных параметров для внешнего представления данных, записанных в 1 или нескольких ячейках. К параметрам форматирования относится: вид и размер шрифта, рамка, цвет, выравнивание содержимого ячейки. Они задаются с помощью команд меню или кнопок панели инструментов. Его можно произвести до ввода данных в таблицы. Нельзя форматировать 1 ячейку.
Стиль - представляет набор параметров форматирования, применяемых к выделенным ячейкам при указании имени стиля. Существует набор стилей, хранящихся в библиотеке стилей. Следует использовать после завершения работы с таблицей.
Список - специальным образом оформленная таблица с которой можно работать как с базой данной. Плюсом является то, что возможно манипулировать данными.
Рисунок 2
Примечание - это текст, используемый в качестве комментария к содержимому 1 или нескольких ячеек. Примечание также может быть знаковым
2. Процессоры электронных таблиц
Пакеты прикладных программ, предназначенных для создания электронных таблиц и манипулирования их данными. Данный класс программ широко используется в рекламной практике.
Предоставляет следующие возможности:
• Создание табличной структуры, традиционной для хранения данных.
• Вычисление по заданным формулам ( математическим, инженерным, статистическим) результирующих значений, зависящих от других ячеек таблиц (их содержимого).
• Организация связи между несколькими таблицами, то есть значение одной таблицы могут формироваться на основе данных из другой таблицы. Причем изменение данных в исходной таблице автоматически несет за собой изменение данных в итоговой таблице.
• Создание сводных, то есть интерактивных таблиц, облегчающих анализ большого объема данных. Пример: сводная таблица финансов большого рекламного агентства, которая формируется в центральном офисе.
• Использование баз данных (списков), позволяющих проводить операции сортировки, вычисление промежуточных итогов и фильтрацию данных.
Рисунок3
• Осуществление консолидации данных, при которой данные из нескольких таблиц могут быть объединены в 1 таблицу. Пример: ассортимент товаров, продаваемых филиалами коммерческого предприятия.
• Использование сценариев - поименованные массивы исходных данных , по которым формируются конечные, итоговые значения в 1 и той же таблице.
• Автоматизированный поиск ошибок вычислений по формулам.
• Защита данных от изменения посторонними лицами. Здесь могут быть использованы возможные комбинации уровней защиты.
• Структурирование данных, позволяющих скрывать или отображать определенную часть таблицы.
• Примечание - механизм авто заполнения, при котором в нескольких ячейках таблицы может быть введено заранее подготовленное значение.
• Использование таблицы подстановок, которая может содержать 1 или несколько переменных с различными значениями.
Таким образом, табличный процессор кроме специфических функций, перечисленных выше, поддерживает общие функциональные возможности текстовых процессоров. Пример: использование макросов ( набор команд предназначенных для автоматизирования вычислений на языке Visual Basic for Application), построение диаграмм, авто замена и проверка орфографии, использование стилей, шаблонов, авто форматирование данных, обмен данных с другими приложениями, наличие развитой справочной системы, печать с настройкой параметра и другие сервисные возможности.
3. Особенности обработки числовых данных в электронных таблицах
К числовому типу относятся:
• константы (16Е +0,3).
• даты (02.03.04).
• время (14:34).
• дата и время (28 октябрь, 1999, 15:16).
Любые данные, которые не распознаются программой в качестве числовых, интерпретируются как текстовые. Длина текста, помещающаяся в ячейку не может превышать 255 символов. Данные любого типа могут быть представлены в определенном формате. Пример: приведем пример представления 1 в различных форматах.
Рисунок 4
4. Объединение электронных таблиц
При работе с электронными таблицами часто возникает необходимость их объединения.
Существуют инструменты объединения:
• Организация межтабличных связей. Связи между таблицами осуществляются путем путем использования внешних ссылок, адресов ячеек, содержащих кроме имени столбца и номера строки имя файла данные из которых используются [Exam.xls] C2. [Exam.xls]- имя файла,С2- ячейка. Таблица на которой нет внешней ссылки рассматривается как дополнительная, а таблица на которой есть внешние ссылки считается основной. Обе таблицы должны находиться в 1 папке или 1 каталоге. Между 2 таблицами могут существовать двух сторонние связи (перекрестные ссылки).
• Консолидация электронной таблицы и их частей. Оп мимо создания межтабличных связей путем указания имен файлов (пункт №1), многие электронные таблицы предлагают пользователю специальный режим консолидации. Этот режим содержит необходимые команды, для объединения таблиц и их частей, расположенных как на 1 листе, так и на разных листах и в разных рабочих книгах.
• Объединение файлов. Команда объединение файлов имеет 3 формы, используемые для копирования, суммирования, вычитания данных из исходной таблицы в объединенную.Технология создания электронных таблиц, объединяющих данные нескольких исходных таблиц такова: в оперативной памяти сервера или главного компьютера создается электронная таблица, в которую засылаются данные из исходных электронных таблиц, находящихся на жестком диске.
5. Построение диаграмм
Диаграммы и графики позволяют заметно повысить наглядность представления числовых табличных данных в документах Еxcel. Основное назначение диаграмм - использование в отчетной документации, это позволяет соотносить планируемые параметры, используемые в рекламной практике и коммерческой деятельности с реально полученными параметрами.
В Еxcel используется около 20 различных диаграмм. Наиболее используемые столбцовые и круговые. Для того чтобы построить диаграмму можно воспользоваться мастером построения диаграмм, либо же вставить готовую диаграмму из меню Вставка --> Рисунок --> Диаграмма.
Рисунок 5
6. Технология решения задач коммерческой и рекламной практики средствами электронной таблицы
Существует обобщенная технология работы с электронными таблицами. Она включает 4 этапа:
• Формирование структуры таблицы. Она включает определение заголовка таблицы, название строк и столбцов, а так же ввод в ячейки таблицы исходных данных, формул и функций.
• Работа с данными.
• Исследование сформировавшейся таблицы. Такое исследование может быть связано с использованием определенных математических формул, моделей, методов одновременной работы с несколькими таблицами и методом работы с базой данных.
• Математические модели помогают на основе имеющихся таблицы, получить новую информацию, решением типовых задач компьютерного моделирования. Они звучат так: « что будет если…?», обратная задача: «как сделать чтобы…?».
Решение таких задач дает возможность пользователю узнать как изменятся входные параметры при изменении 1 или нескольких величин.
Расширением таких задач являются задачи анализа чувствительности, позволяющие определить как изменяется решение модели при изменении входных величин, заданным шагом в определенном диапазоне значений. Задача компьютерной модели «как сделать чтобы…?» возникает в случае если цель достижения определенного значения модели, пользователь ищет значение входных параметров, обеспечивающих достижение этой цели. Различные виды анализа данных, содержащихся в исходной таблице можно проводить с использованием функций и процедур. Пример: входящие в состав электронной таблицы статистические функции могут быть использованы в статистическом анализе или для прогноза, содержащихся в таблице данных. Использование финансовых функций позволяет произвести анализ эффективности, планируемых капиталовложений, рассчитать стоимость ценных бумаг. Для решения оптимизационных задач используются специальные модели математического программирования. Пример: если рекламная фирма имеет центральный офис и несколько филиалов, то появляется задача объединения документов и отчетов, приходящих из этих филиалов. Решение подобной задачи требует использования специальных многотабличных связей и программных методов для манипулирования с данными и генерации отчетных форм. Одновременная работа с несколькими таблицами - это одна из возможностей работы с данными в электронной таблицы. Если при работе с большими электронными таблицами требуется найти ту или иную строку (столбец) или отсортировать строки (столбцы) в нужном порядке, то следует использовать инструментарий СУБД, в этом случае электронная таблица интерпретируется как база данных.
Представление результатов 1 или 2 этапов в графическом виде, позволяющих наиболее ярко их интерпретировать.
Обеспечивает вывод результирующих данных на печать. При этом данные могут быть выведены как в табличной форме, так и форме графической диаграммы.
Схематично обобщенная технология.
7. Электронные таблицы для 4 класса информационных технологий (поддержки принятия решений)
Задачи этого класса характеризуются необходимостью проведения расчетов по различным исходным данным, например анализ получение кредита.
Постановка задачи: покупка в кредит автомобиля, сможет ли покупатель выплачивать платеж за приобретенный авто, величина которого зависит от процента, цены, первоначального взноса и условий предоставления кредита, ссуды необходимо принять решение, выбрать 1 из альтернатив.
Рисунок 6
Вычисление ежемесячного платежа производится специальной функцией. Структура, которая имеет вид @PMT (PV,Rate,Nper) вычисляет сумму периодического платежа при условии, что PV- размер суды, Rate- процентная ставка, Nper-число платежных периодов, при этом значение, которое определено для Rate, должны корректироваться с единицами, используемыми для Nper, если платеж делается ежегодно, то N измеряется в годах, если ежемесячно, то в месяцах. Для 1 альтернативы функция будет иметь следующие параметры @PMT(14999,13/12,36) или @PMT(B6,B7/12,B9*12). Функция носит характер примера, в любой версии электронной таблицы можно найти подобную функцию в разделе финансовые функции. В версии Excel название финансовых функций используется на русском языке.
Разработанная таблица дает возможность выбрать покупателю 1 из 4 альтернатив и ответить на следующие вопросы: альтернатива 1- может ли покупатель выплачивать определенный месячный платеж за машину; альтернатива 2- что будет если вы согласитесь на дорогой авто и получите ссуду от его производителя; альтернатива 3- что будет если вы следующим летом заработаете некоторую сумму для первого платежа; альтернатива 4 - что будет, если вы увеличите срок возврата суды и получите более низкую процентную ставку.
Рассмотренные примеры иллюстрируют возможности электронной таблицы в решении задач вида « что будет, если…?» и обратного « как сделать, чтобы…?». Последняя задача возникает в том случае, если цель исследования- определение значений, параметра задач компьютерного моделирования. Различные виды анализа данных можно проводить с использованием встроенных функций и процедур: 1) статистических, 2) финансовых.
8. Примеры
Пример относительной и абсолютной адресации ячеек
• Относительная адресация: разработка электронной таблицы «Стоимость рекламных услуг в газете минутка», содержащую данные: № записи, название, размер, цена за единицу, количество, стоимость.
Рисунок 7
Особенностью использования относительной адресации является тот факт, что формулу вычисления стоимости пользователь вводит в соответственную ячейку лишь 1 раз, а затем после успешного выполнения копирует по столбцу вниз.
• Абсолютная адресация ячеек.
Рисунок 8
Особенности изменения: изменение содержимого одной ячейки, хранящей курс доллара, приводит к автоматическому пересчету своей таблицы.
Пример объединения таблиц
Фирма располагает 3 филиалами и хочет определить какой из филиалов приносит прибыль, а какой убытки, с помощью электронной таблицы.
С целью решения данной задачи построим электронную таблицу, объединяющую отчеты, поступающие из каждого филиала. Для более точного решения будем рассматривать учеты по кварталам.
Рисунок 9
Заполняется в каждом филиале и рассчитывается. На сервере центрального офиса строится следующая электронная таблица.
Рисунок10
Таким образом возможно проведение одного экономического анализа.
Пример прайс - листа
Рисунок 11
Параметры: наименование, характеристика цена без налога – вводятся пользователем самостоятельно, а конечная цена рассчитывается с помощью электронной таблицы.
Пример прогноза деятельности рекламной фирмы
Основными параметрами расчета являются : доход в любом году (определяется как произведение объема продаж в натуральную цену, прогнозные допущения (рост цен (от10-15%), рост продаж). В основе таблицы должны лежать финансовые показатели прошлого года.
Рисунок12
Расходы и продажные цены определяются с учетом заданного роста цен, а объем продаж с учетом объема продаж. При изменении прогнозируемых допущений электронная таблица должна немедленно пересчитывать значения всех прогнозируемых финансовых характеристик. Разработанную электронную таблицу следует защитить от внесения несанкционированных изменений, кроме ячеек, содержащих значение, прогнозируемых допущений.
Контрольные вопросы по Теме 2.2
1. Что такое электронная таблица?
2. Какие возможности предоставляет электронная таблица?
3. Какие типы данных могут храниться в электронной таблице?
4. Дайте определение относительной адресации ячеек, приведите пример.
5. Значение диаграмм в электронных таблицах.
6. Какие существуют инструменты объединения электронных таблиц?
7. Какие этапы решения задач в рекламной практике с помощью средств электронной таблицы вы знаете?
8. Роль электронных таблиц для 4 класса информационных технологий.
9. Какие типы задач можно решать с помощью электронных таблиц?
10. Приведите собственные примеры использования электронных таблиц?
11. Дайте определение абсолютной адресации ячеек, приведите пример.
12. Значение графиков в электронных таблицах.
13. Что означает организация межтабличных связей?
14. Что помогают получить математические модели помогают на основе имеющихся таблицы?
15. В каком случае следует использовать инструментарий СУБД?
16. Сколько этапов включает в себя обобщенная технология работы с электронными таблицами?
17. Дайте характеристику и определение ячейке.
18. Что означает консолидация электронной таблицы?
19. Какие данные относятся к числовому типу?
20. Каково основное назначение диаграмм?
21. Адресация ячеек. Виды адресации ячеек.
22.Механизм построения диаграмм.
23. Список. Определение, назначение.
24. Рабочая книга. Определение, для чего служит?
25. Каково основное назначение графиков?
Тема 2.3. Системы управления базами данных.
1. Система баз данных, СУБД, основное назначение СУБД, функции СУБД.
Система баз данных - это компьютеризированная система хранения данных, основная
цель, которой содержать информацию и предоставлять её по требованию.
Система управления базами данных (СУБД) - программное обеспечение,
предназначенное для использования и (или) модификации этих данных одним или
несколькими лицами.
Назначение СУБД:
обеспечить пользователя инструментом, позволяющим оперировать данными в
терминах, не связанных с особенностями их хранения в ЭВМ. В этом смысле
СУБД действует как интерпретатор языка высокого уровня, предоставляя
возможность описать данные и их обработку;
обеспечить секретность и разграничение прав доступа к информации;
защита целостности и непротиворечивость данных. Например, контроль, что число
проданных билетов не превышало числа мест в самолете;
синхронизация доступа к информации при одновременном обращении нескольких
пользователей (проблема многопользовательского доступа). Например,
исключение возможности продажи двух билетов на одно и тоже место в
транспорте;
защита от отказов и восстановления состояния базы данных после отказа. При
этом под отказами подразумеваются отказы оборудования, ошибки в работе
программного обеспечения, технические ошибки персонала и т.д.
2. Основные компоненты системы баз данных.
В системе баз данных выделяют четыре основных компонента:
данные;
аппаратное обеспечение;
программное обеспечение;
пользователи.
Данные. Различают 2 типа СУДБ: однопользовательские и многопользовательские.
Основная задача многопользовательской системы обеспечить работу пользователю как в
однопользовательской системе. Мы будем рассматривать данные только в
многопользовательских системах. Данные в системе БД являются интегрированными и
общими. Интегрированные данные подразумевают возможность представлять БД как
объединение нескольких файлов данных, полностью или частично не перекрывающихся.
Общие данные подразумевают возможность использования отдельных областей
данных в БД несколькими отдельными пользователями отдельно.
Для упрощения мы будем предполагать, что все данные хранятся в одной БД (но
возможно в нескольких файлах).
БД состоят из некоторого набора постоянных данных, которые используются
прикладными программами.
Обычно данные, хранящиеся в БД, называются постоянными (хотя они недолго могут
оставаться такими). «Постоянные» - по отношению к другим данным: промежуточным,
входным, выходным.
Входные данные – это информация, передаваемая системе (обычно с терминала или
рабочей станции). Такая информация может стать причиной изменения постоянных
данных.
Выходные данные – это сообщения и результаты, выдаваемые системой (обычно на
печать или отображается на экране, возможно, записывается на диски). Ясно, что
различие между видами данных нельзя назвать четкими, они определяются на
интуитивном уровне. БД состоят из некоторого набора постоянных данных, которые
используются прикладными программами.
На больших предприятиях в настоящее время все чаще используются два вида БД:
операционная БД - для поддержания повседневной работы предприятия;
база данных, содержащая отчетную информацию - данные для поддержания
принятия решений по управлению предприятием. Эти данные периодически
обновляются (раз в день, раз в неделю и т.д.), получая информацию из оперативной
БД.
Аппаратное обеспечение:
накопители;
сетевое оборудование;
оперативная память
процессор.
Программное обеспечение:
СУБД;
утилиты;
средства разработки приложений (программы конечного пользователя);
средства проектирования;
генераторы счетов и др.
Пользователи:
Прикладные программисты – пользователи, которые отвечают за написания
прикладных программ (приложений), использующих БД.
Конечные пользователи – пользователи, которые работают с базой данных
через рабочую станцию (терминал). Конечный пользователь получает
доступ к БД через приложения или используя интегрированный интерфейс
СУБД. Конечный пользователь часто использует интерфейс, основанный на
меню и различных формах, что облегчает работу.
Администраторы базы данных организуют и отвечают за работу с БД.
3.Уровни абстракции в СУБД
Абстрагирование – отбрасывание лишних элементов в моделях объектов реального
мира с выделением основных объектов и элементов. Цель любой информационной
системы – обработка данных об объектах реального мира. В широком смысле слова база
данных – это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой–
либо предметной области. Таким образом, база данных это информационная модель
предметной области. Каждый конечный пользователь должен получать возможность
взаимодействовать с информационной системой на понятном ему языке, в соответствии с
его представлением о предметной области. Представление каждого пользователя
описывает явления и объекты из предметной области лишь с некоторой точностью,
необходимой для его деятельности. Получается такое представление путем выделения
основных, с точки зрения пользователя, явлений, объектов, свойств и отбрасыванием
второстепенных. Реализуется представление конечного пользователя в информационной
системе с помощью приложений. Так как обычно имеется несколько пользователей
информационной системы, то в БД должны быть реализованы несколько представлений.
Образы объектов и явлений реального мира, выделенные на основании представлений
пользователей, записываются в памяти ЭВМ в цифровом виде. При этом возникает задача
разработать такую архитектуру баз данных, которая позволила бы весь период
эксплуатации БД обеспечивать стабильное развитие и, при необходимости, простую
модификацию баз данных, разрабатываемых с помощью различных СУБД.
Следовательно, перед разработчиками архитектуры БД стояла задача, аналогичная задаче
стандартизации архитектуры компьютерных сетей. Решения этих задач также
аналогичные – использовать многоуровневую архитектуру, что позволяет развивать и
совершенствовать одни уровни БД достаточно независимо от других.
Самая жизнеспособная архитектура организации базы данных была предложена группой
ANSI/X3/SPARC Study Group, которая была организована в 1972 г. комитетом Standards
Planning and Requirements Committee (SPARC) института American National Standards
Institute on Computers and Information Processing (ANSI/X3). Эта архитектура имеет
трехуровневую систему организации базы данных.
Таким образом, существуют три уровня абстракции в архитектуре базы данных:
представление (внешняя модель базы данных);
концептуальная база данных (КБД);
физическая база данных (ФБД).
При проектировании базы данных процесс перехода от реальности к
информационной модели происходит в несколько этапов:
1. Внешняя модель или уровень представления. На этом уровне предметная область
(т.е. та область деятельности, в которой осуществляется разработка данной системы)
описывается будущим пользователем БД. Каждый пользователь описывает свое
представление о предметной области. При этом, описывается: какие объекты важны в4
работе пользователя, какими свойствами они обладают, связи между объектами, прочие
правила взаимодействия объектов.
2. Логический или концептуальный уровень. На этом уровне прикладными
программистами разрабатывается обобщенное описание предметной области, которое
опирается на представления пользователей. В логической модели используются один из
формальных языков. Выбор языка определяется моделью, используемой в СУБД. Это
может быть, например:
язык, описывающий деревья (иерархическая модель);
язык сетей, как класса графов (сети, сетевая модель).
язык отношений (реляционная модель);
ER – модели, как вариант языка сетевой модели.
3. Внутренний либо физический уровень. Описание модели (концептуальной) на языке
некоторой СУБД.
СУБД должна поддерживать все три уровня. При этом внешний уровень обычно
поддерживается приложениями, написанными возможно на различных языках
программирования. Этот уровень связан со способами представления данных для
различных пользователей. Концептуальный уровень является обобщенным
представлением всех пользователей. Может быть несколько внешних представлений,
каждое из которых состоит из представления определенной части базы данных, но может
быть только одно концептуальное представление, состоящее из абстрактного
представления базы данных в целом. Также есть единственное внутреннее представление,
отражающее базу данных как физически хранимую. При использовании реляционной
модели концептуальный уровень будет определенно реляционным. Внешнее
представление, в этом случае, также будет реляционным или близким к нему. На
внутреннем же уровне используются структуры, которые не должны быть связаны с
используемой в СУБД моделью данных.
Разработка внешних представления и концептуальной модели является ядром
проблемы проектирования базы данных. В процессе проектирования активно
используются языки моделей данных СУБД и понятия из предметной области. Для
реализации базы данных СУБД должна иметь средства как определения и поддержки базы
данных на всех уровнях, так и развитые интерфейсы для обеспечения взаимодействия
всех трех уровней между собой. Последние интерфейсы называют отображениями одного
уровня архитектуры на другой.
Контрольные вопросы по Теме 2.3
1. Назначение и определение СУБД.
2. Как строится описание модели (концептуальной) на языке
некоторой СУБД?
3. Опишите уровни абстракции в СУБД.
4. Перечислите уровни абстракции в архитектуре базы данных.
5. Какие основные компоненты выделяют в системе баз данных?
6. Что разрабатывается на логическом или концептуальном уровне?
7. Что понимают под выходными данными?
8. Перечислите типы СУБД.
9. Дайте краткую характеристику типам СУБД.
10. Данные. Определение, виды данных.
11. Дайте описание внешней модели или уровню представления.
12. Какие формальные языки используются в логической модели?
13.Перечислите и охарактеризуйте пользователей БД.
14.Дайте характеристику реляционной БД.
15. Охарактеризуйте иерархическую БД,
16. Сформулируйте основную задачу многопользовательской системы.
17. Кем и в каком году была предложена самая жизнеспособная архитектура организации базы данных?
18. Какие виды БД в настоящее время все чаще используются?
19. Абстрагирование. Определение, характеристика.
20. Что входит в аппаратное обеспечение оперативной БД?
21. Что входит в программное обеспечение оперативной БД?
22. Чем отличается БД от СУБД?
23. Сколько и какие уровни должна поддерживать СУБД?
24.Во сколько этапов при проектировании базы данных происходит процесс перехода от реальности к информационной модели? Перечислите эти этапы.
25. Какие средства должна иметь СУБД для реализации базы данных ?
Тема 2.4. Локальные и глобальные компьютерные сети, сетевые технологии обработки информации.
Основные понятия
При физическом соединении двух или более компьютеров образуетсякомпьютерная сеть. В общем случае, для создания компьютерных сетей необходимо специальное аппаратное обеспечение (сетевое оборудование) и специальное программное обеспечение (сетевые программные средства). Простейшее соединение двух компьютеров для обмена данными называетсяпрямым соединением.
Основной задачей, решаемой при создании компьютерных сетей, является обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этой задачи относится к области стандартизации и основано на так называемой модели OSI (модель взаимодействия открытых систем — Model of Open System Interconnections). (создана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO (International Standards Organization).
Согласно модели ISO/OSI архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях (общее число уровней — до семи). Самый верхний уровень — прикладной. На этом уровне пользователь взаимодействует с вычислительной системой. Caмый нижний уровень — физический. Он обеспечивает обмен сигналами между устройствами. Обмен данными в системах связи происходит путем их перемещения с верхнего уровня на нижний, затем транспортировки и, наконец, обратным воспроизведением на компьютере клиента в результате перемещения с нижнего уровня на верхний.
Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи возможных уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты, называемые протоколами. Они определяют характер аппаратного взаимодействия компонентов сети (аппаратные протоколы) и характер взаимодействия программ и данных (программные протоколы). Физически функции поддержки протоколов исполняют аппаратные устройства (интерфейсы) и программные средства (программы поддержки протоколов). Программы, выполняющие поддержку протоколов, также называют протоколами.
Так, например, если два компьютера соединены между собой прямым соединением, то на низшем (физическом) уровне протокол их взаимодействия определяют конкретные устройства физического порта (параллельного или последовательного) и механические компоненты (разъемы, кабель и т.п.). На более высоком уровне взаимодействие между компьютерами определяют программные средства, управляющие передачей данных через порты. Для стандартных портов они находятся в базовой системе ввода/вывода (BIOS). На самом высоком уровне протокол взаимодействия обеспечивает операционная система.
В соответствии с используемыми протоколами компьютерные сети принято разделять на локальные (LAN — Local Area Network) и глобальные (WAN — Wide Area Network). Компьютеры локальной сети преимущественно используют единый комплект протоколов для всех участников. По территориальному признаку локальные сети отличаются компактностью. Они могут объединять компьютеры одного помещения, этажа, здания, группы компактно расположенных сооружений. Глобальные сети имеют, как правило, увеличенные географические размеры. Они могут объединять как отдельные компьютеры, так и отдельные локальные сети, в том числе и использующие различные протоколы.
Назначение всех видов компьютерных сетей определяется двумя функциями:
обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети;
обеспечение совместного доступа к ресурсам данных.
Так, например, все участники локальной сети могут совместно использовать одно общее устройство печати (сетевой принтер) или, например, ресурсы жестких дисков одного выделенного компьютера (файлового сервера). Это же относится и к программному, и к информационному обеспечению. Если в сети имеется специальный компьютер, выделенный для совместного использования участниками сети он называется файловым сервером. Компьютерные сети, в которых нет выделенного сервера, а все локальные компьютеры могут общаться друг с другом на «равных правах» (обычно это небольшие сети), называютсяодноранговыми.
Группы сотрудников, работающих над одним проектом в рамках локальной сети называются рабочими группами. В рамках одной локальной сети могут работа несколько рабочих групп. У участников рабочих групп могут быть разные права для доступа к общим ресурсам сети. Совокупность приемов разделения и ограничения прав участников компьютерной сети называется политикой сети. Управление сетевыми политиками (их может быть несколько в одной сети) называет администрированием сети. Лицо, управляющее организацией работы участников локальной компьютерной сети, называется системным администратором.
Создание локальных сетей характерно для отдельных предприятий или отдельных подразделений предприятий. Если предприятие (или отрасль) занимает обширную территорию, то отдельные локальные сети могут объединяться в глобальные сети. В этом случае локальные сети связывают между собой с помощью любых традиционных каналов связи (кабельных, спутниковых, радиорелейных и т. п.). При соблюдении специальных условий для этой цели могут бы использованы даже телефонные каналы, хотя они в наименьшей степени удовлетворяют требованиям цифровой связи.
Для связи между собой нескольких локальных сетей, работающих по разным протоколам, служат специальные средства, называемые шлюзами. Шлюзы могут бы: как аппаратными, так и программными. Например, это может быть специальный компьютер (шлюзовый сервер), а может быть и компьютерная программа. В последнем случае компьютер может выполнять не только функцию шлюза, но и какие-то иные функции, типичные для рабочих станций.
При подключении локальной сети предприятия к глобальной сети важную роль играет понятие сетевой безопасности. В частности, должен быть ограничен доступ в локальную сеть для посторонних лиц извне, а также ограничен выход за пределы локальной сети для сотрудников предприятия, не имеющих соответствующих прав. Для обеспечения сетевой безопасности между локальной и глобальной сетью устанавливают так называемые брандмауэры. Брандмауэром может быть специальный компьютер или компьютерная программа, препятствующая несанкционированному перемещению данных между сетями.
Эволюция сетей
Первоначально сети представляли собой нестандартизованные средства взаимодействия автономных компьютеров в нескольких же нестандартизованных вычислительных системах (в настоящее время их называют терминальными сетями. В таких средах прикладное программное обеспечение работало только под управлением единственной операционной системы. Эта операционная система, в свою очередь, могла надежно функционировать только на аппаратных платформах одного и того же производителя.
В период царствования таких цельных систем отдельных изготовителей произошло два события, изменивших ход развития компьютерных технологий. Во-первых, начали появляться первые примитивные предшественники современных персональных компьютеров (с начала 70-х гг.). Новизна этих устройств заключалась в том, что вся их вычислительная мощность сосредотачивалась непосредственно на рабочем столе. Во-вторых, ученые в исследовательском центре компании Xerox приступили к поискам средств повышения производительности отдельных коллективов. В частности, они начали новый способ совместного использования файлов и данных: рабочими станциями. Как стало известно впоследствии, основной причиной принципиально нового технологического решения оказалась обычная человеческая лень - ученым просто надоело бегать между компьютерами с дискетами.
В результате появилась на свет первая локальная сеть (Local Area Network - LAN), которая получила название "ethernet". Это была примитивная сеть, но рыночный потенциал этой технологии был очевиден и первоначальная версияethernet, известная сейчас как Ethernet I, была вытеснена улучшенной Ethernet II. Эта версия разработана компаниями Xerox, Digital и Intel, которые совместными усилиями установили "стандарты" для Ethernet II и разработали соответствующие технологии.
Интеллектуальные пользовательские устройства в сочетании с локальными сетями породили новую парадигму — открытые распределенные вычислительные системы.
Интересна история появления первой распределенной сети, впоследствии превратившейся в сеть Internet. В разгар "холодной войны", в конце 60-х гг. по заказу министерства обороны США началась разработка сети, которая должна была связать между собой компьютеры военного ведомства, и в первую очередь компьютеры исследовательских центров, для ускорения научных исследований в интересах обороны. В январе 1969 г. была запущена система, связавшая между собой четыре компьютера в разных концах США (испытания длились 10 мин.). А через год новая информационная сеть, названная APRANet, уже приступила к работе. С каждым годом APRANet росла и развивалась. В сеть включались все новые и новые участники: право доступа в сеть начали требовать сначала все крупные лаборатории, потом - более мелкие, затем -учебные заведения... В 1973 году впервые через сеть оказались соединены компьютеры разных стран: сеть стала международной. В итоге, когда в сеть оказались соединены тысячи компьютеров, стало ясно: необходимо полностью переработать механизм доступа в APRANet. Такой механизм, названный "протоколом TCP/IP" (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), был введен в 1983 году.
Рождение протокола ТСР/IР, позволяющего пользователям с легкостью подключаться к сети при помощи обыкновенной телефонной линии, совпало с другим событием - разделением APRANet. Военные выделили часть компьютеров в новую сеть, получившую название MILNet, а остальное пространство Сети оставили на усмотрение жаждущей коммуникаций общественности. Так родилсяInternet.
14 апреля 1998 года история Internet вышла на второй виток: в США состоялся торжественный "запуск" новой сети, получившей название "Internet -2". Создателями новой сети стали крупнейшие учебные заведения, научные и исследовательские учреждения, крупные корпорации США. Скорость передачи информации в Internet-2 просто потрясает воображение, - она превышает более чем в 1000 раз возможности самых быстрых каналов сегодняшней сети. Понятно, что с приходом Internet-2 такие понятия, как "компьютерное телевидение", передача "живого видео" в реальном времени и даже "Internet-кинематограф" переходит из области фантастики в разряд бытовых, привычных явлений.
Модель передачи данных
Рассмотрим простой пример взаимодействия двух корреспондентов с помощью обычной почты. Если они регулярно отправляют друг другу письма и, соответственно, получают их, то они могут полагать, что между ними существует соединение на пользовательском (прикладном уровне). Однако это не совсем так. Такое соединение можно назвать виртуальным. Оно было бы физическим, если бы каждый из корреспондентов лично относил другому письмо и вручал в собственные руки. В реальной жизни он бросает его в почтовый ящик и ждет ответа.
Сбором писем из общественных почтовых ящиков и доставкой корреспонденции в личные почтовые ящики занимаются местные почтовые службы. Это другой уровень модели связи, лежащий ниже. Для того чтобы наше письмо достигло адресата в другом городе, должна существовать связь между нашей местной почтовой службой и его местной почтовой службой. Это еще один пример виртуальной связи, поскольку никакой физической связью эти службы не обладают — поступившую почтовую корреспонденцию они только сортируют и передают на уровень федеральной почтовой службы.
Федеральная почтовая служба в своей работе опирается на службы очередного уровня, например на почтово-багажную службу железнодорожного ведомства. И только рассмотрев работу этой службы, мы найдем, наконец, признаки физического соединения, например железнодорожный путь, связывающий два города.
Это очень простой пример, поскольку в реальности даже доставка обычного письма может затронуть гораздо большее количество служб. Но нам важно обратить внимание на то, что в нашем примере образовалось несколько виртуальных соединений между аналогичными службами, находящимися в пунктах отправки и приема. Не вступая в прямой контакт, эти службы взаимодействуют между собой. На каком-то уровне письма укладываются в мешки, мешки пломбируют, к ним прикладывают сопроводительные документы, которые где-то в другом городе изучаются и проверяются на аналогичном уровне.
Выше мы упомянули о том, что согласно рекомендациям Международного института стандартизации ISO системы компьютерной связи рекомендуется рассматривать на семи разных уровнях. Ниже в таблице дано объяснение этим уровням в форме аналогии с почтовой службой.
| |
Скачать 0.83 Mb.