атп. Вопросы к зачету по дисциплине Операционные системы и базы данных
 Скачать 473.93 Kb.
|
|
Вопросы к зачету по дисциплине «Операционные системы и базы данных» Вопрос 1. Понятие операционной системы. Операционная система (ОС) – это системное программное обеспечение, которое управляет компьютерным оборудованием, программными ресурсами и предоставляет общие услуги для компьютерных программ. Вопрос 2. Функции операционных систем персональных компьютеров. Операционная система предназначена для упрощения работы пользователя с аппаратной частью системы. Но функции современных операционных систем не ограничиваются созданием дружественного пользователю интерфейса. Современные операционные системы, в большинстве своём, представляют собой комплекс программных средств, выполняющий следующие функции: Интерфейс пользователя - организация связи, общения пользователя с компьютером в целом и его отдельными устройствами. Такое общение осуществляется с помощью команд, которые в том или ином виде человек сообщает операционной системе. Может быть реализован в виде системы текстовых команд, в виде меню (в том числе пиктографического) или в виде манипуляций с графическими объектами. Аппаратно-программный интерфейс - организация взаимодействия всех блоков компьютера в процессе выполнения программы, которую назначил пользователь для решения задачи. В частности, ОС организует и следит за размещением в оперативной памяти и на диске нужных для работы программы данных, обеспечивает своевременное подключение устройств компьютера по требованию программы и т.п. Программный интерфейс - обеспечение так называемых системных работ, которые бывает необходимо выполнить для пользователя. Сюда относится проверка, “лечение” и форматирование диска, удаление и восстановление файлов, организация файловой системы и т.п. Обычно такие работы осуществляются с помощью специальных программ, входящих в ОС и называемых утилитами. Вопрос 3. Обеспечение интерфейса пользователя Интерфейс пользователя – это элементы и компоненты программы, определяющие способ взаимодействия пользователя с программным обеспечением и всей компьютерной системой. Операционная система и программы должны иметь дружественный интерфейс (удобный как средство общения), быть устойчивыми к ошибкам пользователя, чтобы мог работать непрограммист. Все операционные системы способны обеспечивать как пакетный, так и диалоговый режим работы с пользователем. В пакетном режиме операционная система автоматически исполняет заданную последовательность команд. Суть диалогового режима состоит в том, что операционная система находится в ожидании команды пользователя и, получив ее, приступает к исполнению, а исполнив, возвращает отклик и ждет очередной команды. Диалоговый режим работы основан на использовании прерываний процессора и прерываний BIOS (которые, в свою очередь, также основаны на использовании прерываний процессора). Опираясь на эти аппаратные прерывания, операционная система создаст свой комплекс системных прерываний. Способность операционной системы прервать текущую работу и отреагировать на события, вызванные пользователем с помощью управляющих устройств, воспринимается нами как диалоговый режим работы. Можно выделить следующие характеристики успешного интерфейса пользователя: Доходчивость. Лаконичность. Узнаваемость. Восприимчивость. Отражает время отклика и формы информирования пользователя о текущем состоянии выполняемой задачи. Последовательность. Позволяет пользователю развивать шаблоны использования проекта. Что позволяет пользователям изучать, как работают определенные функции, и экстраполировать свой предыдущий опыт на новые области. Привлекательность. Эффективность. Снисходительность. Вопрос 4. Обеспечение автоматического запуска Все операционные системы обеспечивают свой автоматический запуск. Для дисковых операционных систем в специальной (системной) области диска создается запись программного кода. Обращение к этому коду выполняют программы, находящиеся в базовой системе ввода- вывода (BIOS). Завершая свою работу, они дают команду на загрузку и исполнение содержимого системной области диска. Не дисковые операционные системы характерны для специализированных вычислительных систем, в частности для компьютеризированных устройств автоматического управления. Математическое обеспечение, содержащееся в микросхемах ПЗУ таких ЭВМ, можно условно рассматривать как аналог операционной системы. Автоматический запуск такой системы осуществляется аппаратно. При подаче питания процессор обращается к фиксированному физическому адресу ПЗУ (его можно изменять аппаратно с использованием логических микросхем), с которого начинается запись программы инициализации операционной системы. Вопрос 5. Организация файловой системы Файловая система (англ. file system) — это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы организовать эффективную работу с данными, хранящимися во внешней памяти, и обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с этими данными. Файловая система определяет способ организации, хранения и именования данных на носителях информации (внешняя память – диски, флэш-память). Она определяет формат физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла, максимальный возможный размер файла, набор атрибутов файла. Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Группы секторов условно объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера: В отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от емкости диска; Количество секторов в кластере равно степени двойки; Определяется автоматически, при форматировании носителя информации; Для хранения данных файла отводится целое число кластеров (минимум один) Вопрос 6. Обслуживание файловой структуры Несмотря на то, что данные о местоположении файлов хранятся в табличной структуре, пользователю они представляются в виде иерархической структуры — людям так удобнее, а все необходимые преобразования берет на себя операционная система. К функции обслуживания файловой структуры относятся следующие операции, происходящие под управлением операционной системы: Создание файлов и присвоение им имен; Создание каталогов (папок) и присвоение им имен; Переименование файлов и каталогов (папок); Копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между каталогами (папками) одного диска; Удаление файлов и каталогов (папок); Навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке); Управление атрибутами файлов. Атрибуты – это дополнительные параметры, Определяющие свойства файлов. Вопрос 7. Управление установкой, исполнением и удалением приложений Работа с приложениями составляет наиболее важную часть работы ОС. Это очевидно, если вспомнить, что одна из основных функций ОС состоит в обеспечении интерфейса приложений с аппаратными и программными средствами вычислительной системы, а также с пользователем. С точки зрения управления исполнением приложений, различают однозадачные и многозадачные ОС. Однозадачные ОС (например, MS-DOS) передают все ресурсы вычислительной системы одному исполняемому приложению и не допускают ни параллельного выполнения другого приложения, т.е (полной многозадачности), ни его приостановки и запуска другого приложения т.е (вытесняющей многозадачности). В то же время параллельно с однозадачными ОС возможна работа специальных программ, называемых резидентными. Такие программы не опираются на ОС, а непосредственно работают с процессором, используя его систему прерываний. Большинство современных графических ОС – многозадачные. Они управляют распределением ресурсов вычислительной системы между задачами и обеспечивают: возможность одновременной или поочередной работы нескольких приложений; возможность обмена данными между приложениями; возможность совместного использования программных, аппаратных, сетевых и прочих ресурсов вычислительной системы несколькими приложениями. Установка приложений Для правильной работы приложений на компьютере они должны пройти операцию, называемую установкой. Необходимость в установке связана с тем, что разработчики программного обеспечения не могут заранее предвидеть особенности аппаратной и программной конфигурации вычислительной системы, на которой предстоит работать их программам. Таким образом, установочный пакет программного обеспечения, как правило, представляет собой не законченный программный продукт, а полуфабрикат, из которого в процессе установки на компьютере формируется полноценное рабочее приложение. При этом осуществляется привязка приложения к существующей аппаратно-программной среде и его настройка на работу именно в этой среде. Устаревшие ОС (например, MS - DOS) не имеют средств для управления установкой приложений. Единственное средство, которое они предоставляют, – возможность запуска устанавливающей программы, прилагаемой к дистрибутивному комплекту (т.е. установочный пакет). Такая установка отличается крайней простотой, но и невысокой надежностью, поскольку правильность привязки приложения к окружающей программно- аппаратной среде зависит от того, насколько разработчик устанавливающей программы сумел заранее предусмотреть возможные варианты конфигурации вычислительной системы конкретного пользователя. Современные графические ОС берут на себя управление установкой приложений. Они управляют распределением ресурсов вычислительной системы между приложениями, обеспечивают доступ устанавливаемых приложений к драйверам устройств вычислительной системы, формируют общие ресурсы, которые могут использоваться разными приложениями, выполняют регистрацию установленных приложений и выделенных им ресурсов. Удаление приложений Процесс удаления приложений, как и процесс установки, имеет свои особенности и может происходить под управлением вычислительной системы. В таких ОС, где каждое приложение самообеспечено собственными ресурсами (например, в MS-DOS), его удаление не требует специального вмешательства ОС. Для этого достаточно удалить каталог, в котором размещается приложение, со всем его содержимым. В ОС, реализующих принцип совместного использования ресурсов (например, в Windows 95/98), процесс удаления приложений имеет особенности. Нельзя допустить, чтобы при удалении одного приложения были удалены ресурсы, на которые опираются другие приложения, даже если эти ресурсы были когда-то установлены вместе с удаляемым приложениям. В связи с этим удаление приложений происходит под строгим контролем ОС. Полнота удаления и надежность последующего функционирования ОС и оставшихся приложений во многом зависят от корректности установки и регистрации приложений в реестре ОС. Вопрос 8. Обеспечение взаимодействия с аппаратным обеспечением Взаимодействие ОС и аппаратного обеспечения следует рассматривать с двух сторон. С одной стороны, ОС должна реализовывать средства взаимодействия с аппаратным обеспечением, с другой стороны - архитектуру компьютера надо проектировать с учетом того, что на компьютере будет функционировать ОС. Если с архитектурой компьютера, которая позволит использовать на нем ОС все понятно. А именно это наличие различных обязательных компонентов, таких как ЦП, видеоадаптер (встроенный или дискретный), ОЗУ и ПЗУ, соединенных по внутренним шинам материнской платы. Также немаловажно значение микросхемы BIOS с корректной программой предзагрузки ОС. Взаимодействие ОС Windows и аппаратной части Средства взаимодействия ОС Windows с аппаратным обеспечением происходит на двух уровнях: пользовательский режим и режим ядра. Это необходимо для того, чтобы защитить жизненно важные системные данные от доступа и (или) внесения изменений со стороны пользовательских приложений. Вопрос 9. Обслуживание компьютера Как известно, современный ПК представляет собой не просто сложное устройство с электронными и электронно-механическими узлами, но и устройство, наполненное сложными операционными системами, программными пакетами, «вшитыми» программами тестирования и самопроверки контроллеров, адаптеров - всех узлов и блоков ПК, принимающих участие в работе машины. Профилактическое обслуживание представляет собой ряд мероприятий, направленных на поддержание заданного технического состояния СВТ (систем вычислительной техники) в течении определенного промежутка времени и продление её технического ресурса. Вопрос 10. Прочие функции операционных систем Кроме основных (базовых) функций операционные системы могут предоставлять различные дополнительные функции. Конкретный выбор операционной системы определяется совокупностью предоставляемых функций и конкретными требованиями к рабочему месту. Прочие функции операционных систем могут включать следующие: Возможность поддерживать функционирование локальной компьютерной сети без специального программного обеспечения; Обеспечение доступа к основным службам интернета средствами, Интегрированными в состав операционной системы; Возможность создания системными средствами сервера интернета, его обслуживание и управление, в том числе дистанционное посредством удаленного соединения; Наличие средств защиты данных от несанкционированного доступа, просмотра и внесения изменений; Возможность оформления рабочей среды операционной системы, в том числе и средствами, относящимися к категории мультимедиа; Возможность обеспечения комфортной поочередной работы различных Пользователей на одном персональном компьютере с сохранением персональных настроек рабочей среды каждого из них; Возможность автоматического исполнения операций обслуживания компьютера и операционной системы по заданному расписанию или под управлением удаленного сервера; Возможность работы с компьютером для лиц, имеющих физические недостатки, связанные с органами зрения, слуха и другими. Кроме всего вышеперечисленного, современные операционные системы могут включать минимальный набор прикладного программного обеспечения, которое можно использовать для исполнения простейших практических задач: Чтение, редактирование и печать текстовых документов; Создание и редактирование простейших рисунков; Выполнение арифметических и математических расчетов; Ведение дневников и служебных блокнотов; Создание, передача и прием сообщений электронной почты; Создание и редактирование факсимильных сообщений; Воспроизведение и редактирование звукозаписи; Воспроизведение видеозаписи; Разработка и воспроизведение комплексных электронных документов, включающих текст, графику, звукозапись и видеозапись. Вопрос 11. Понятие баз данных База данных — это информационная модель, позволяющая упорядоченно хранить данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств. Есть несколько моделей данных. При помощи модели данных могут быть представлены объекты предметной области, взаимосвязи между ними. Ядром любой базы данных является модель данных. Вопрос 12. Модели данных. Модель данных – это совокупность структур данных и операций их обработки. С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними. Вопрос 13. Реляционная модель. Это способ представления данных в виде таблиц. Наиболее распространённая модель данных. Возникла на основе теории множеств. Элементы: поле (столбец), запись (строка) и таблица (отношение). Отношения (таблицы) отвечают определенным условиям целостности. Реляционная модель данных поддерживает декларативные ограничения целостности уровня домена (типа данных), уровня отношения и уровня базы данных. Связь — это графически изображаемая ассоциация, устанавливаемая между данными. Недостатки: Избыточность данных. Низкая производительность. Преимущества реляционной модели данных: Простота использования. Гибкость. Независимость данных. Безопасность. Простота практического применения. Слияние данных. Целостность данных. Реляционные таблицы обладают следующими свойствами: Каждый ряд уникален. Порядок столбцов не важен. Порядок рядов не важен. У каждого столбца есть своё уникальное имя. Реляционная модель данных позволяет реализовать несколько видов связи: Один-к-одному; Один-ко-многим; Многие-ко-многим. Вопрос 14. Проектирование баз данных. Требования к проекту базы данных. Этапы проектирования. База данных (БД) – совокупность данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными, независимая от прикладных программ. Основные задачи проектирования базы данных: Обеспечение хранения в БД всей необходимой информации. Обеспечение возможности получения данных по всем необходимым запросам. Сокращение избыточности и дублирования данных. Обеспечение целостности базы данных. Проектирование БД происходит в несколько этапов. Ниже приведена схема этапов проектирования базы данных. Этапы проектирования БД На первом этапе проектирования баз данных производится системный анализ предметной области. На второй стадии проектирования выполняется моделирование данных. Моделирование данных – это процесс создания логической структуры данных. На третьем этапе производится выбор СУБД. После того как выбор СУБД завершён, необходимо приступить к следующему, четвертому этапу, – проектированию даталогической модели базы данных. На пятом этапе необходимо в конкретной СУБД, выбранной ранее, реализовать базу данных по той информации, которую собрали, обработали и подготовили. Вопрос 15. Системы управления базами данных. Система управления базами данных (СУБД) – это комплекс программно- языковых средств, позволяющих создать базы данных и управлять данными. Иными словами, СУБД — это набор программ, позволяющий организовывать, контролировать и администрировать базы данных. Основные функции СУБД: управление данными во внешней памяти (на дисках); управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша; журнализация изменений (сохранение истории), резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев; поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными). Каждая СУБД основывается на какой-либо модели данных, это является одним из признаков классификации. По модели данных СУБД бывают: Иерархические. В этой модели данных используется представление БД в виде древовидной структуры, состоящей из данных разных уровней. Сетевые. Данная модель является расширением иерархического подхода. Иерархическая модель подразумевает, что запись-потомок может иметь строго одного предка, в то время как в сетевой структуре потомок может иметь любое количество предков. Реляционные. СУБД, ориентированные на организацию данных как набор связанных записей и атрибутов в двумерной таблице. Объектно-ориентированные. Для управления БД, основанными на объектной модели данных. Как правило основываются на объектно-ориентированных языках программирования. Объектно-реляционные. Объединяет в себе концепции реляционной модели с дополнительными объектно-ориентированными возможностями. |