Размещение информации на магнитных дисках

Размещение информации на магнитных дисках

Запись информации на магнитные носители происходит по концентрическим дорожкам. Дорожки разбиты на секторы (512 байт для дискеты). Обмен данными между НМД и оперативной памятью осуществляется последовательно секторами (кластерами).

Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, номер цилиндра (номер дорожки) и номер сектора. Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска.

На каждом диске можно выделить две области: системную и данных.

I. Системная область диска состоит из трех участков:

1. Главная загрузочная запись (MBR – Master Boot Record), самый первый сектор диска, в котором описывается структура диска: какой раздел (логический диск) является системным, сколько разделов на этом диске, какого они объема;

2. Таблица размещения файлов (FAT – File Allocation Table). Количество ячеек FAT соответствует количеству кластеров на диске (они нумеруются от 2 до N 1, где N – полное число кластеров на диске). Значениями ячеек является шестнадцатеричный код, по которому можно судить состояние кластера: либо он дефектный (код FFF1-FFF7), либо он свободен (0000), либо используется файлом (код соответствует номеру кластера, где продолжается текущий файл 0002-FFF0), либо содержит последнюю часть файла (FFF8-FFFF).

3. Корневой каталог диска – список файлов и подкаталогов с их параметрами.

II. В области данных расположены подкаталоги и сами данные. На жестком диске системная область создается на каждом логическом диске.

На жестком диске кластер является минимально адресуемым элементом. Размер кластера, в отличие от размера сектора, строго не фиксирован (от 512 байт до 64 Кбайт). Обычно он зависит от типа используемой файловой системы и от емкости диска. Кластеры нумеруются в линейной последовательности (от первого кластера нулевой дорожки до последнего кластера последней дорожки).

Физически, кластеры, выделяемые одному файлу, могут находиться в любом свободном месте дисковой памяти и необязательно являются смежными. Файлы, хранящиеся в разбросанных по диску кластерах, называются фрагментированными.

Размещение информации на магнитных дисках

Например, Файл_1 может занимать кластеры 34, 35 и 47, 48, а Файл_2 — кластеры 36 и 49.

Например, для двух рассмотренных выше файлов табли­ца FAT с 1-й по 54-ю ячейку принимает следующий вид:

Размещение информации на магнитных дисках

Цепочка размещения для файла Файл_1 выглядит сле­дующим образом: в начальной 34-й ячейке FAT хранится адрес следующего кластера (35), соответственно, в следую­щей 35-й ячейке хранится 47, в 47-й — 48, в 48-й — знак конца файла (К).

Операционные системы MS-DOS, OS/2, Windows 95 и другие используют файловую систему на основе таблиц размещения файлов (FAT-таблицы File Allocation Table), состоящих из 16-разрядных полей. Такая файловая система называется FAT16. Она позволяет разместить в FAT-таблицах не более 65 536 записей (216) о местоположении единиц хранения данных. Для дисков объемом от 1 до 2 Гбайт длина кластера составляет 32 Кбайт (64 сектора). Это не вполне рациональный расход рабочего пространства, поскольку любой файл (даже очень маленький) полностью оккупирует весь кластер, которому соответствует только одна адресная запись в таблице размещения файлов. Даже если файл достаточно велик и располагается в нескольких кластерах, все равно в его конце образуется некий остаток, нерационально расходующий целый кластер.

Начиная с Windows 98 операционные системы семейства Windows (Windows 98, Windows Me, Windows 2000, Windows XP) поддерживают более совершенную версию файловой системы на основе FAT-таблиц — FAT32 с 32-разрядными полями в таб­лице размещения файлов. Для дисков размером до 8 Гбайт эта система обеспечи­вает размер кластера 4 Кбайт (8 секторов).

Операционные системы Windows NT и Windows ХР способны поддерживать совер­шенно другую файловую систему — NTFS. В ней хранение файлов организовано иначе — служебная информация хранится в Главной таблице файлов (MFT). В сис­теме NTFS размер кластера не зависит от размера диска, и, потенциально, для очень больших дисков эта система должна работать эффективнее, чем FAT32. Однако с учетом типичных характеристик современных компьютеров можно говорить о том, что в настоящее время эффективность FAT32 и NTFS примерно одинакова.

FAT12 Для дискет. Выделяет 12 бит для хранения адреса кластера, поэтому может адресовать 212=4096 кластеров. Объем кластера по умолчанию = 512 байт. И поэтому, FAT12 не может использоваться для носителей информации объемом более 2 Мбайт: 512*4096=2Мбайт.
FAT16 Для MS-DOS, OS/2, Windows 95 и для флэш-памяти. Выделяет 16 бит для хранения адреса кластера, поэтому может адресовать 216=65536 кластеров. Объем кластера – не более 64 Кбайт (128 секторов). И поэтому, FAT16 не может использоваться для носителей информации объемом более 4 Гбайт: 64 Кбайт*65536=4Гбайт.
 
FAT32 Для Windows 98/Me/2000/XR. Выделяет 32 бита для хранения адреса кластера, поэтому может адресовать 232=4 294 967 296 кластеров. Объем кластера – 4 Кбайт (8 секторов). И поэтому, FAT32 может использоваться для носителей информации объемом =16 Тбайт: 4Кб*4 294 967 296=16Терабайт.
NTFS Для Windows NT/2000/XP. Позволяет установить различный объем кластера (512-64Кб), по умолчанию – 4Кб.
Для сокращения адресной информации адресуются не отдельные кластеры, а непрерывные области смежных кластеров диска – отрезки (run), или экстенты (extent). Экстент описывается парой чисел: начальный номер кластера и количество кластеров в экстенте.
Увеличивает надежность и эффективность. Предоставляет доступ к политикам безопасности (разграничение доступа к данным для различных пользователей).
Использует систему журналирования для повышения надежности файловой системы. Журналируемая файловая система сохраняет список изменений, которые она будет проводить с файловой системой, перед фактической записью изменений. Эти записи хранятся в отдельной части файловой системы, называемой «журналом» или «логом». Как только изменения файловой системы будут внесены в журнал, журналируемая файловая система применит эти изменения к файлам.

Ext3и ReiserFS – журналируемые файловые системы для операционной системы Linux. Блок (кластер) ext3 может иметь размер от 1 до 8Кбайт, поэтому хорошо приспособлена для хранения большого количества маленьких файлов.

HFS – иерархическая журналируемая файловая система, разработанная Apple Computer для использования на компьютерах с операционной системой Mac OS.

UDF – мультисистемная файловая система для работы с файлами на оптических дисках CD-RW, DVD-RW

§

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:

Размещение информации на магнитных дисках создание файлов и присвоение им имен;

Размещение информации на магнитных дисках создание каталогов (папок) и присвоение им имен;

Размещение информации на магнитных дисках переименование файлов и каталогов (папок);

Размещение информации на магнитных дисках копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между ката­логами (папками) одного диска;

Размещение информации на магнитных дисках удаление файлов и каталогов (папок);

Размещение информации на магнитных дисках навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке);

Размещение информации на магнитных дисках управление атрибутами файлов.

Копирование и перемещение файлов в неграфических ОС осуществляется вводом прямой команды в поле командной строки. При этом указывается имя команды, путь доступа к источнику и путь доступа к папке приёмника файла. В графических ОС перемещение контролируется наглядно.

Удаление файлов является перемещение их в специальную папку ОС – КОРЗИНУ. Меняется только путь доступа к ним, а на уровне файловой структуры ничего не происходит – они остаются в тех же секторах, где и были. Уничтожение файлов производится либо при очистке корзины, либо по командам MS-DOS, но при этом файл удаляется из файловой структуры ОС и в таблице размещения файлов он указывается как удаленный, но физически он остается там же, где и был и в тех же секторах. Операция стирания файлов, выполняемая специальными программами и заключается в записи на место стираемого файла случайных данных и полное стирание файлов происходит только после не менее пятикратной перезаписи случайных данных на его место (иначе путем анализа остаточного магнитного гистерезиса возможно его прочесть, но для этого необходимы специальные программные средства).

Навигация по файловой структуре осуществляется служебными программами, называемыми файловыми оболочками. Для неграфической MS-DOS это Norton Commander.

§

Для поиска, копирования, перемещения и удаления файлов операционная система предоставляет средства для указания не одного, а сразу группы существующих на диске файлов путем задания шаблонов имени. Шаблоном является имя файла, в котором используются символы-заменители, называемые также символами подстановки или маской. Шаблон обозначает не единственный файл, а группу файлов, имена и/или расширения которых сопоставляются с дан­ным шаблоном.

Во­просительный знак (?) в имени файла (расширении) означает, что в данной по­зиции может стоять любой (но только один!) допустимый символ. В имени фай­ла (расширении) может быть несколько вопросительных знаков. Если символ ? стоит в конце имени или расширения, то в этой позиции может быть пусто. На­пример: PROG?.EXE — это шаблон исполняемого файла, имя которого начи­нается с букв PROG и содержит в пятой позиции любой допустимый символ. Этими файлами могут быть PROGl.EXE, PROGA.EXE, PROG.EXE и т. п.

Звез­дочка (*)в имени (расширении) файла означает, что на ее месте, начиная с этой позиции и до конца имени (расширения), могут стоять один или несколько лю­бых допустимых символов или присутствие символов не обязательно (пусто). В имени или расширении допускается только по одному символу *, и все симво­лы, следующие за ним, игнорируются.

Например, *.ASM — все файлы с расширением ASM;

Prog.* — все файлы с име­нем Prog с любым расширением;

*.* — все файлы с любыми расширениями;

ABC*.D? — все файлы, имена которых начинаются с ABC, а расширения начина­ются с буквы D и имеют в его второй позиции любой допустимый символ, на пример ABCRK.DA, ABC.D1, ABC1.D,

Шаблоны удобно использовать в командах DOS и при работе с программными оболочками (файловыми менеджерами), например, Notton Commander, Windows Commander.

§

Слово технология происходит от греческого «techne», что в переводе означает «искусство», «мастерство», «умение».

Термин «технология» имеет множество толкований. В широ­ком смысле под технологией понимают науку о законах производ­ства материальных благ, вкладывая в нее три основные части: идеологию, т.е. принципы производства; орудия труда, т.е. стан­ки, машины, агрегаты; кадры, владеющие профессиональными навыками. Эти составляющие называют соответственно информа­ционной, инструментальной и социальной. В узком смысле под технологией для конкретного производства понимают как последовательность определенных дей­ствий для реализации производственного процесса.

Уровень тех­нологий связан с научно-техническим прогрессом общества и влияет на его социальную структуру, культуру и идеологию.

Размещение информации на магнитных дисках

Под «информационными технологиями» понимается совокупность средств и методов обработки и передачи первичной информации для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления. Трансформация новых научных знаний в конкретную информационную технологию – основная задача ИТ как науки.

Приведем несколь­ко понятий ИТ, данных в литературе:

· ИТ – это совокупность научных методов и технических при­емов производства информационных продуктов и услуг с применением всего многообразия средств вычислительной техники и связи;

· ИТ – это совокупность принципиально новых средств и методов, обеспечивающих создание, обработку, передачу, отображение и хранение информации.

Особенностью информационных технологий является то, что исходным “сырьем” и конечной готовой “продукцией” в них яв­ляется информация.

Размещение информации на магнитных дисках

В связи с этим информационные технологии включают: процессы сбора, передачи, хранения и обработки ин­формации во всех ее возможных формах проявления (тек­стовой, графической, визуальной, речевой и т.д.).

Любая технология имеет цель, предмет и средства.

Целью технологии в промышленном производстве является выпуск продукции, удовлетворяющей тем или иным потребностям человека или системы, повы­шение качества продукции, сокращение сроков ее изготовления и снижение себестоимости.

Цель информационной технологии – производство информации для ее последующего анализа и принятия на его основе правильного и эффективного решения.

Технология меняет качество и первоначальное состояние материала.

Предметом в промышленном производстве являются трудовые, финансовые, материальные ресурсы,–первичные данные, информация.

Средства в промышленном производстве – станки, оборудование, а в информационных технологиях – информация, знания, с помощью которых обрабатывается первичная информация.

Как и все технологии, информационные технологии находят­ся в постоянном развитии и совершенствовании. Этому способ­ствуют появление новых технических средств, разработка новых концепций и методов организации данных, их передачи, хране­ния и обработки, форм взаимодействия пользователей с техни­ческими и другими компонентами информационно-вычислитель­ных систем.

Методология любой технологии включает в себя:

1. декомпози­цию (деление) производственного процесса на отдельные взаимосвязанные и подчиненные составляющие (стадии, этапы, фазы, операции);

2. реа­лизацию определенной последовательности выполнения операций, фаз, этапов и стадий производственного процесса в соответствии с целью технологии;

3. технологическую документацию, формализую­щую выполнение всех составляющих.

§

1-ый этап (до второй половины XIX века) – ручная информационная технология, инструментарий которой составляют: перо, чернильница, бухгалтерская книга. Коммуникации осуществляются ручным способом путем почтовой пересылки писем, пакетов.

2-ой этап (с конца XIX века) – механическая технология, инструментарий которой составляют: пишущая машинка, телефон.

3-ий этап (40-60-е годы XX века) – электрическая технология. Инструментарий: большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, копировальные аппараты, магнитофоны.

4-ый этап (с начала 70-х годов) – электронная технология, основным инструментарием которой становятся большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ), оснащенные базовыми и специализированными программными комплексами.

5-ый этап (с сер.80-х годов). Внедрение персонального компьютера в информационную сферу и широкое использование средств телекоммуникаций определило новый этап развития информационной технологии, которая называется «новой», «компьютерной».

Новая информационная технология – это технология, ос­нованная на:

§ повсеместном применении ЭВМ и оргтехники;

§ активном участии пользователей (непрофессионалов в об­ласти вычислительной техники и программировании) в инфор­мационном процессе;

§ высоком уровне дружественного пользовательского интер­фейса;

§ широком использовании пакетов прикладных программ (ППП) общего и проблемного назначения;

§ возможности для пользователя доступа к базам данных и программ, в том числе и удаленным, благодаря локальным и гло­бальным сетям ЭВМ;

§ анализе ситуаций при выработке и принятии управленческих решений с помощью автоматизированных рабочих мест спе­циалистов;

§ применении систем искусственного интеллекта;

§ внедрении экспертных систем;

§ использовании телекоммуникации;

§ создании геоинформационных систем и других технологий.

§

ü Офис-технологии;

ü гипермедиа-технологии;

ü мультимедиа-технологии;

ü геоинформационные технологии;

ü технологии защиты информации;

ü CASE-технологии;

ü Телекоммуникационные технологии;

ü Искусственный интеллект;

Гипермедиа-технологии – это технология логического объединения компьютерных документов и программ, в которых используются гиперссылки на различные объекты: текстовые, графические, звуковые, видео. Важным этапом в развитии технологии гипермедиа явилось создание в 1991 году Web-системы в сети глобальной Internet. С этого времени с помощью технологии гипермедиа стали объединяться документы, находящиеся в компьютерах, расположенных в разных точках планеты, т.е.е появились глобальные гипермедийные документы.

Мультимедиа-технологии.Мультимедиа – это объединение нескольких средств представления информации в однородное цифровое представление. Обычно под мультимедиа подразумевается объединение вкомпьютерной системе таких средств представления информации, как текст, звук, графика, мультипликация, видеоизображения и пространственное моделирование. Таким образом, мультимедиа – это совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих создание звуковых и визуальных эффектов.

Появление систем мультимедиа произвело революционные изменения в таких областях, как образование, компьютерный тренинг, в науке, искусстве, в компьютерных играх и развлекательных программах. Большинство мультимедийных компьютерных программ организовано с применением технологии гипермедиа.

Мультимедийные редакторы – их основная задача – объединение всех мультимедийных компонентов в единое мультимедиа-приложение.

PowerPoint (MS Office), Freelance Graphics (фирмы Lotus), Corel Presentations (фирмы Corel) – программы создания презентаций; Multimadia Builder – позволяет строить полноценные Windows-приложения, содержащие графику, анимацию, музыкальное сопровождение; Hyper Maker HTML – предназначена для быстрого создания гипертекстовых и мельтимедиа-публикаций, позволяет преобразовать веб-сайт в приложение, распространяемое на CD-ROM.

Геоинформационные технологии – предназначены для отображения информации на электронные карты. Основные области использования ГИТ: городское хозяйство, экология, экономика, в системах военного назначения, государственный земельный кадастр.

Технологии защиты информации.Цель – предотвращение несанкционированного получения инфор­мации, физического уничтожения или модификации зашишаемой информации. На сегодняшний день существуют следующие технологии защиты информации: идентификация (введение имени, фамилии и др.характеристики пользователя), аутентификация (введение пароля), различные методы криптографии (наука о шифровании информации).

CASE-технологии (Computer Aided Software Engineering – Компьютерное Автоматизированное Проектирование Программного Обеспечения) служат для разработки информационных систем. Под CASE-технологией понимается комплекс программных средств, автоматизирующие процессы создания и сопровождения ПО, включая анализ формулировку требований, проектирование, тестирование и документирование проекта.

Телекоммуникационные технологии.По мере эволюции вычислительных систем сформировались следующие разновидности архитектуры компьютерных сетей:

· одноранговая архитектура;

· иерархическая архитектура;

При одноранговой архитектуре все компьютеры в сети равноправны, т.е. сеть состоит из рабочих станций, каждый из которых имеет уникальное имя – имя компьютера и пароль для входа в компьютер. Одноранговые сети используются только для обмена файлами между рабочими станциями сети.

При иерархической архитектуре выделяется мощный компьютер – сервер, ресурсы которого предоставляются другим, соединенным с ним компьютерам – рабочим станциям. При данной архитектуре возможен не только обмен файлами, но и использование общедоступных ресурсов: большого пространства дисковой памяти ,принтеров, централизованной базы данных, программного обеспечения и др.

Наряду с классическими сетями указанных выше двух видов возможна организация сетей и более сложных видов:

ü сочетание одноранговой и иерархической сети, в которой рабочие станции могут быть подключены как к выделенному серверу по принципу иерархической сети, так и объединены между собой в одноранговую сеть;

ü иерархическая сеть с несколькими выделенными серверами;

ü иерархическая сеть, в которой есть несколько уровней иерархии серверов, при этом серверы нижнего уровня подключаются к серверам более высокого уровня.

Системы искусственного интеллекта – научное направление в рамках информатики, предмет исследования которого – имитация мышления человека с помощью компьютера. К системам искусственного интеллекта принято относить:

· Экспертные системы. Применяются в проектировании, диагностики, управления и в играх.

· Системы речевого общения. Состоят из систем восприятия и воспроизведения речи.

· Системы машинного перевода.

· Системы обработки визуальной информации и распознавания образов.

§

Реализация технологического процесса материального производства осуществляется с помощью различных технических средств, к которым относятся: оборудование, станки, инструменты, конвейерные линии и т.п.

Для информационных технологий такими техническими средствами для производства информации будет являться аппаратное, программное и информационное (методическое) обеспечение этого процесса.

1. Аппаратное обеспечение информационных технологий – это прежде всего персональный компьютер, серверы, средства коммуникационной техники, обеспечивающие передачу и обмен информацией.

2. Программные средства информационных технологий – это совокупность системных и прикладных программ, обеспечивающих работу всего комплекса вычислительных и управленческих работ. Сюда входят операционные системы, системные оболочки, языки программирования, системы подготовки текстовых, табличных документов, системы управления базами данных (СУБД), экспертные системы и т.д.

3. Методическое обеспечение информационных технологий – это комплекс нормативно-методических и инструктивных материалов по подготовке и оформлению документов по эксплуатации технических средств. (т.е. это стандартизация и унификация. Стандартизация – нахождение решений для повторяющихся задач и достижение оптимальной степени упорядоченности. Унификация – относительное сокращение разнообразия элементов по сравнению с разнообразием систем, в которых они используются. Главная задача стандартизации – создание системы нормативно-справочной документации, определяющей требования к разработке, внедрению и использованию всех компонентов информационных технологий.

ISO (International Standards Organization) – международная организация по стандартизации.

§

Технологический процесс сбора, обработки и передачи данных представлен в виде иерархической структуры:

Этап1

Размещение информации на магнитных дискахРазмещение информации на магнитных дискахРазмещение информации на магнитных дисках

Размещение информации на магнитных дискахРазмещение информации на магнитных дискахРазмещение информации на магнитных дисках Операция1 оп2 оп3

Действие1 действ2 действ3

Элементарные действие1 элемен.действ.2

1-ый уровень – этапы – самый длительный технологический процесс, состоящий из операций и действий последующих уровней.

Пример, технология создания шаблона формы документа в среде текстового редактора Word.

· этап 1 – создание постоянной части в виде текста и таблиц;

· этап 2 – создание постоянной части в виде кадра, куда помещается рисунок;

· этап 3 – создание переменной части формы;

· этап 4 – защита и сохранение формы.

2-ой уровень – операции, в результате выполнения которых будет создан конкретный объект, например, рассмотрим технологию 2-го этапа, который состоит из следующих операций:

· Операция 1 – создание кадра;

· Операция 2 – настройка кадра;

· Операция 3 – внедрение в кадр рисунка.

3-ий уровень – действия – совокупность стандартных приемов работы, приводящих к выполнению поставленной в соответствующей операции цели.

Рассмотрим технологию выполнения операции 3, которая состоит из следующих действий:

· Действие 1 – установка курсора в кадре;

· Действие 2 – выполнение команды ВСТАВКА>РИСУНОК;

· Действие 3 – установка значений параметров в диалоговом окне.

4-ый уровень – элементарные действия по управлению мышью и клавиатурой, т.е. ввод команды, нажатие правой кнопки мыши, выбор пункта меню и т.д.

§

Текстовый редактор — это программа, используемая специально для ввода и редактирования текстовых данных.

Текстовые редакторы могут обеспечивать выполнение разнообразных функций, а именно:

  • редактирование строк текста;
  • возможность использования различных шрифтов символов;
  • копирование и перенос части текста с одного места на другое или из одного документа в другой;
  • контекстный поиск и замена частей текста;
  • задание произвольных межстрочных промежутков;
  • автоматическая нумерацию страниц;
  • обработка и нумерация сносок;
  • выравнивание краев абзаца;
  • создание таблиц и построение диаграмм;
  • проверка правописания слов и подбор синонимов;
  • построение оглавлений и предметных указателей;
  • распечатка подготовленного текста на принтере в нужном числе экземпляров и т.п.

Возможности текстовых редакторов различны — от программ, предназначенных для подготовки небольших документов простой структуры, до программ для набора, оформления и полной подготовки к типографскому изданию книг и журналов (издательские системы).

Наиболее известный текстовый редактор — Microsoft Word.

Полнофункциональные издательские системы — Microsoft Publisher, Corel Ventura и Adobe PageMaker. Издательские системы незаменимы для компьютерной верстки и графики. Значительно облегчают работу с многостраничными документами, имеют возможности автоматической разбивки текста на страницы, расстановки номеров страниц, создания заголовков и т.д. Создание макетов любых изданий — от рекламных листков до многостраничных книг и журналов — становится очень простым, даже для новичков.

§

Табличный процессор — это комплекс взаимосвязанных программ, предназначенный для обработки электронных таблиц.
Электронная таблица — это компьютерный эквивалент обычной таблицы, состоящей из строк и граф, на пересечении которых располагаются клетки, в которых содержится числовая информация, формулы или текст.

Размещение информации на магнитных дисках

Электронная таблица
Microsoft Excel

Табличные процессоры представляют собой удобное средство для проведения бухгалтерских и статистических расчетов. В каждом пакете имеются сотни встроенных математических функций и алгоритмов статистической обработки данных. Кроме того, имеются мощные средства для связи таблиц между собой, создания и редактирования электронных баз данных.

Специальные средства позволяют автоматически получать и распечатывать настраиваемые отчеты с использованием десятков различных типов таблиц, графиков, диаграмм, снабжать их комментариями и графическими иллюстрациями.

Табличные процессоры имеют встроенную справочную систему, предоставляющую пользователю информацию по конкретным командам меню и другие справочные данные. Многомерные таблицы позволяют быстро делать выборки в базе данных по любому критерию.

Самые популярные табличные процессоры — Microsoft Excel (Эксель) и Lotus 1—2—3.

§

База данных — это один или несколько файлов данных, предназначенных для хранения, изменения и обработки больших объемов взаимосвязанной информации.

В базе данных предприятия, например, может храниться:

  • вся информация о штатном расписании, о рабочих и служащих предприятия;
  • сведения о материальных ценностях;
  • данные о поступлении сырья и комплектующих;
  • сведения о запасах на складах;
  • данные о выпуске готовой продукции;
  • приказы и распоряжения дирекции и т.п.

Даже небольшие изменения какой-либо информации могут приводить к значительным изменениям в разных других местах.

Базы данных используются под управлением систем управления базами данных (СУБД).

Система управления базами данных (СУБД) — это система программного обеспечения, позволяющая обрабатывать обращения к базе данных, поступающие от прикладных программ конечных пользователей.

Системы управления базами данных позволяют объединять большие объемы информации и обрабатывать их, сортировать, делать выборки по определённым критериям и т.п.

Современные СУБД дают возможность включать в них не только текстовую и графическую информацию, но и звуковые фрагменты и даже видеоклипы.

Популярные СУБД — FoxPro, Access for Windows, Paradox.

Для менее сложных применений вместо СУБД используются информационно-поисковые системы (ИПС), которые выполняют следующие функции:

  • хранение большого объема информации;
  • быстрый поиск требуемой информации;
  • добавление, удаление и изменение хранимой информации;
  • вывод ее в удобном для человека виде.

§

Текстовый документ и технологии их создания

Текст – это упорядоченный набор предложений, предназначенный для того, чтобы выразить некий смысл. В смысловой цельности текста отражаются те связи и зависимости, которые имеются в самой действительности (общественные события, явления природы, человек, его внешний облик и внутренний мир, предметы неживой природы и т.д.).

В компьютере текст кодируется в последовательность байтов, образуя текстовый файл. Каждый байт хранит отдельный символ буквы, цифры или знака препинания.

Текстовый файл – обычная форма представления текста на компьютере. Каждый символ из используемого набора символов кодируется в виде одного байта, а иногда двух, трех и более байтов, в зависимости от используемой таблицы кодировки (ASCII, Windows 1252, ANSI и др).

Особой разновидностью текстовых данных следует считать т.н. гипертекст. Термин гипертекст был введен Тедом Нельсоном в 1965 году. Обычно гипертекст – это текст, содержащий узлы перехода (гиперссылки) от одного текста к какому-либо другому.

Пример гипертекста – веб-страницы – документы на HTML (гипертекстовом языке разметки), размещенные в Интернете.

Восприятие текста изучается в рамках таких дисциплин, как лингвистика текста и психолингвистика.

§

Формат – это способ представления инфрмационных объектов (текста, звука, изображения) в файле.

Текстовые файлы могут иметь различные форматы, в зависимости от программных средств, их создающих. При создании текстовых элементов мультимедиа необъходимо учитывать возможность их преобразования в другой формат для чтения в других программных средствах.

.TXT – расширенный набор символов для кодировки Microsoft Windows. Блокнот – простой редактор, позволяющий вводить текст с минимальными возможностями его обработки. TXT легко доступен для чтения в разных приложениях и на разных платформах.

.RTF – усовершенствованный формат текстов. Rich Text Format – так расшифровывается аббревиатура, стоящая в названии формата, созданного корпорацией Microsoft. RTF представляет собой текст, размеченный с помощью специальных «управляющих слов», что позволяет производить и сохранять достаточно сложное форматирование, вставлять сноски, колонтитулы, рисунки, таблицы и формулы, хотя в обработке этих дополнительных объектов RTF уступает формату DOC. Уступает он DOC и в объеме файлов: использование для форматирования текста «управляющих слов» вместо стилевой таблицы не приводит к компактности. Однако, RTF выигрывает спор с DOC в отношении безопасности, т.к. его внутренняя организация не предусматривает хранения макрокода и, следовательно, неуязвима к макровирусам.

Word Pad – текстовый процессор со средними возможностями.

.DOC – Microsoft Word – самый мощный из всех текстовых процессоров. В формат DOC включены самые широкие возможности обработки и форматирования текста, включая создание сносок и комментариев, а также возможности создания, размещения и редактирования таблиц, диаграмм, изображений и других элементов. Правда, в полном объеме и наиболее корректно все эти возможности реализованы только в MS Word, чему способствует позиция Microsoft, не раскрывающей текущих спецификаций популярного формата. Несмотря на то, что DOC «понимают» и другие программы, их производителям не всегда удается обеспечить его корректное распознавание. В отличие от TXT и RTF, DOC является бинарным форматом, что делает его нечитабельным в простых тектовых редакторах и, более того, не обеспечивает полной совместимости его собственных версий.

.HTML –для создания гипертекстовых документов в Интернете. HTML-документы – это текстовые файлы, доступные для просмотра и редактирования в любом текстовом редакторе. Отличие этих файлов от обычных текстовых файлов заключается в наличии специальных меток (тегов), которые определяют структуру и форматирование документа.

.PDF(Portable Document Format) – формат для хранения и просмотра документов, используются для создания веб-страниц, полностью сохраняет формат созданного документа при передаче в сети интернет. Кросплатформенный документ предназначенный для представления в электронном виде полиграфической продукции, открывает Adobe Reader и Foxit Reader.

.XML (Extensible Markup Language) – метаязык создания документов.

.DJVU – формат разработанный для хранения сканированных документов, достаточно распостраненный формат электронных библиотек, файл формата djvu открывает DjVu Reader.

.INI – текстовый файл конфигурации используется для хранения настроек в программах Windows. Открыть этот формат можно любым текстовым редактором включая Notepad и WordPad.

Для подготовки рекламных буклетов, оформления книг и журналов используются настольные издательские системы. Наиболее известные – PageMaker, QuarkXPress и Ventura

§

CASE-технологии – относительно новое направление, сформировавшееся на рубеже 80-х гг.

CASE-технология – программный комплекс, автоматизирующий весь технологический процесс анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных программных систем.

Обычно к CASE-средствам относят любое программное средство, автоматизирующее ту или иную совокупность процессов жизненного цикла ПО, которое обладает характерными особенностями:

1. Мощными графическими средствами для описания и документирования ИС, обеспечивающими удобный интерфейс с разработчиком;

2. Интеграцией (объединение) отдельных компонент CASE-средств, обеспечивающие управляемость процессом разработки ИС;

3. Организованное хранилище проектных метаданных (репозиторий).

CASE-средства по степени интегрированности делятся на:

1. Отдельные локальные средства (tools), решающие небольшие автономные задачи;

2. Набор частично интегрированных средств, охватывающих большинство этапов разработки ЭИС (toolkit);

3. Полностью интегрированные средства, поддерживающие весь жизненный цикл ИС и связанные общей базой проектных данных – репозиторием (workbench).

Основное достоинство CASE-технологии – поддержка коллективной работы над проектом за счет возможности работы в локальной сети разработчиков, экспорта/импорта любых фрагментов проекта, организационного управления проектом.

Некоторые CASE-технологии ориентированы только на системных проектировщиков и предоставляют специальные графические средства для изображения различного вида моделей:

ü Диаграмм потоков данных (DFD – Data Flow Diagrams). Устанавливает связь источников информации с потребителями, выделяет функции (процессы) преобразования информации, определяет группы элементов данных. Описание структуры потоков данных, определение их компонентов хранятся в актуальном состоянии в словаре данных, который выступает как база данных проекта;

ü Диаграмм «сущность-связь» (ERD – Entity Relationship Diagram);

ü Диаграмм переходов состояний (STD – State Transition Diagram), учитывающую события и реакцию на них системы обработки данных.

Другой класс CASE-технологии поддерживает только разработку программ, включая:

ü автоматическую генерацию кодов программ (наиболее часто используются языки высокого уровня АДА, СИ);

ü проверку корректности описания моделей данных и схем потоков данных;

ü тестирование и отладку программ;

ü документирование программ.

Интегрированные CASE-средства, поддерживающие полный жизненный цикл ПО, содержат следующие компоненты:

ü Репозиторий, являющийся основой CASE-средства;

ü Графические средства анализа и проектирования (DFD, ERD, STD);

ü Средства разработки приложений, включая языки и генераторы кодов;

ü Средства документирования;

ü Средства тестирования;

ü Средства управления проектом;

ü Средства реинжиниринга.

CASE-средства по типам делятся на:

ü Средства для построения и анализа моделей предметной области – Design/IDEF (Meta Software), BPwin (Logic Works);

ü Средства проектирования баз данных, обеспечивающие моделирование данных и генерацию баз данных (как правило на языке SQL): ERwin (Logic Works), DataBase Designer (ORACLE);

ü Средства разработки приложений: 4GL (Uniface), PowerBuilder (Sybase), Developer/2000 (ORACLE), SQL Windows (Gupta), Delphi (Borland) и др.;

§

К первому классу относятся операционные средства, которые поддерживают проектирование операций обработки информации. Сюда относят языки программирования, библиотеки стандартных подпрограмм и классов объектов, генераторы программ типовых операций обработки данных, а также средства расширения функций операционных систем (утилиты).

Таким образом, средства данного подкласса поддерживают отдельные операции проектирования.

Ко второму подклассуотносят средства, поддерживающие проектирование отдельных компонентов проекта ЭИС. К данному подклассу относятся:

üСУБД;

üТабличные процессоры;

üОболочки экспертных систем;

üГрафические редакторы;

üТекстовые редакторы:

üМетодоориентированные пакеты прикладных программ (решение задач дискретного программирования, математической статистики) и т.д.

К третьему подклассу относятся средства, поддерживающие проектирование разделов проекта ЭИС. Сюда относят функциональные средства проектирования, т.е. типовые проектные решения, функциональные пакеты прикладных программ (ППП автоматизированного бух.учета, ППП финансовой деятельности, управления персоналом, управления материальными затратами, управление производством), типовые проекты.

К четвертому подклассу средств проектирования ЭИС относятся средства, поддерживающие разработку проекта на стадиях и этапах процесса проектирования. Сюда относятся CASE-средства.

ТЕМА 11. «СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ И ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ. ПАРАДИГМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ»

§

Системы программирования предназначены для разработки и отладки новых программ.

Система программирования состоит из:

  • исходного (входного) языка программирования;
  • текстовый редактор для создания и редактирования текстов программ;
  • транслятора, обеспечивающего перевод программы с входного языка системы на внутренний (машинный) язык;
  • обширные библиотеки стандартных программ и функций;
  • редактор связей (сборщик), позволяющий связать разрозненные части большой программы (модули) в единое целое.
  • отладочные программы, т.е. программы, помогающие находить и устранять ошибки в программе (Процесс поиска ошибок в программе называется тестированием, а процесс устранения ошибок – отладкой);
  • “дружественная” к пользователю диалоговая среда;
  • многооконный режим работы;
  • мощные графические библиотеки; утилиты для работы с библиотеками
  • встроенный ассемблер;
  • встроенная справочная служба;
  • другие специфические особенности.

Размещение информации на магнитных дисках Все вышеперечисленное входит в интегрированную среду разработки приложений (программ).

Процедурно – ориентированные системы программирования — Turbo Basic, Turbo Pascal, Turbo C.

В последнее время получили распространение объектно-ориентированные системы визуального программирования, ориентированные на создание Windows-приложений (визуальные среды быстрого проектирования программ – RAD (Rapid Application Development)-среды):

· Размещение информации на магнитных дисках пакет Borland Delphi (Дельфи) — блестящий наследник семейства компиляторов Borland Pascal, предоставляющий качественные и очень удобные средства визуальной разработки. Его исключительно быстрый компилятор позволяет эффективно и быстро решать практически любые задачи прикладного программирования.

· пакет Microsoft Visual Basic — удобный и популярный инструмент для создания Windows-программ с использованием визуальных средств. Содержит инструментарий для создания диаграмм и презентаций.

· пакет Borland C — одно из самых распространённых средств для разработки DOS и Windows приложений.

§

§

Так как текст программы, записанной на каком-нибудь языке программирования, не понятен компьютеру, то требуется перевести его на машинный язык. Перевод программы с языка программирования на язык машинных кодов называется трансляцией (translation – перевод), а выполняется он специальными программами – трансляторами.

Существуют два вида трансляторов: интерпретаторы, компиляторы.

Интерпретатором называется транслятор, производящий пооператорную (покомандную) трансляцию и последующее выполнение оттранслированного оператора исходной программы. Два недостатка метода интерпретации:

1. интерпретирующая программа должна находиться в памяти ЭВМ в течение всего процесса выполнения исходной программы, т.е занимать определенный объем памяти;

2. процесс трансляции одного и того же оператора повторяется столько раз, сколько раз должна исполняться эта команды в программе.

Компилятор – это программа, которая преобразует (транслирует) исходную программу в программу (модуль) на машинном языке. После этого программа записывается в память компьютера и только потом исполняется.

При компиляции процессы трансляции и выполнения разделены во времени: сначала исходная программа полностью переводится на машинный язык (после чего наличие транслятора в оперативной памяти не нужен), а затем оттранслированная программа может многократно исполняться.

Любой транслятор решает следующие основные задачи:

1. Анализирует транслируемую программу и определяет, содержит ли она синтаксические ошибки;

2. Генерирует выходную программу на языке команд ЭВМ;

3. Распределяет память для выходной программы, т.е. каждой переменной, константе, массивам и другим объектам отводится свой участок памяти.

Таким образом, Компилятор (англ. compiler — составитель, собиратель) читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется.

Интерпретатор (англ. interpreter — истолкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за строкой.

После того, как программа откомпилирована, ни сама исходная программа, ни компилятор более не нужны. В то же время программа, обрабатываемая интерпретатором, должна заново переводиться на машинный язык при каждом очередном запуске программы.

Откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять.
Каждый конкретный язык ориентирован либо на компиляцию, либо на интерпретацию — в зависимости от того, для каких целей он создавался. Например, Паскаль обычно используется для решения довольно сложных задач, в которых важна скорость работы программ. Поэтому данный язык обычно реализуется с помощью компилятора.
С другой стороны, Бейсик создавался как язык для начинающих программистов, для которых построчное выполнение программы имеет неоспоримые преимущества.
Иногда для одного языка имеется и компилятор, и интерпретатор. В этом случае для разработки и тестирования программы можно воспользоваться интерпретатором, а затем откомпилировать отлаженную программу, чтобы повысить скорость ее выполнения.

§

Размещение информации на магнитных дисках

1. По степени их зависимости от вычислительной машины:

ü машинно-зависимые (языки низкого уровня);

ü машинно-независимые (языки высокого уровня);

К машинно-зависимым языкам относятся машинные языки. Машинный язык является внутренним языком ЭВМ, который не требует трансляции и могут исполняться непосредственно аппаратными средствами ЭВМ. Сюда относится, прежде всего язык – АССЕМБЛЕР. Ассемблер фактически состоит из набора команд данной машины, записанных в виде сокращений на английском языке, называемых мнемониками. Ассемблер используется, как правило, для системного программирования, т.е. программирование микропроцессоров, операционных систем, различных системных приложений, драйверов устройств и т.д. При этом нужно очень хорошо понимать устройство компьютера. Программирование на этих языках осуществлялось на ЭВМ первого поколения и частично второго поколения.

Машинно-независимые языки(или языки высокого уровня) не требуют от пользователя полных знаний специфики ЭВМ. Они значительно ближе и понятнее человеку, нежели компьютеру. Языки высокого уровня обязательно требуют наличие трансляторов – программ для перевода исходных программ на машинный язык.

К ЯЗЫКАМ ВЫСОКОГО УРОВНЯ ОТНОСЯТСЯ: Fortran (Фортран), Cobol, Algol (Алгол), Бейсик, Pascal (Паскаль), Си, Алмир, Ада, СИ , DELPHI, JAVA и другие.

2. По технологии программирования языки высокого уровня классифицируются на:

· процедурно-ориентированные;

· объектно-ориентированные;

· функциональнологические.

Процедурно-ориентированныеязыки эффективны для описания алгоритмов для решения широкого класса задач. К ним относятся: ФОРТРАН, КОБОЛ, БЕЙСИК, ПАСКАЛЬ, АДА, СИ.

Объектно-ориентированные языки программирования, предназначенных для разработки сложного программного обеспечения (программных приложений). К ним относятся: Java, Delphi, Visual Basic, C , Ада 93(95).

Функционально-логические языки, в частности ПРОЛОГ (PROLOG – PROgramming in LOGic – логическое программирование), предложенный А.Калмероэ в 1978г., и ЛИСП, главное назначение которых – разработка программ и систем искусственного интеллекта. Они обладают богатыми возможностями для работы с символьными и логическими данными.

  1. По специфики решаемых задач языки высокого уровня классифицируются:

· Универсальные – для создания системного и прикладного ПО;

· Языки баз данных;

· Языки искусственного интеллекта;

· Языки для веб-программированияи Интернета;

· Языки для моделирования.

§

Старейшим языком программирования высокого уровня является ФОРТРАН (англ. FORmula TRANslation, перевод формул). Он был создан группой программистов американской фирмы IBM под руководством Джона Бекуса в 1957 году.

Несколько позже в Европе был разработан язык АЛГОЛ (англ.ALGOrythmic Language, алгоритмический язык). Эти языки послужили основой для других новых языков программирования.

Так, язык БЕЙСИК (англ. basic, базовый, или Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code, многоцелевой язык символических команд для начинающих) был создан Джоном Кемени в США в 1965 году. Он представляет собой упрощенную версию ФОРТРАНА, который оказался сложным для большинства пользователей из-за своей избыточности.

Язык АЛГОЛ послужил основой для не менее популярного языка ПАСКАЛЯ, созданного в 1970 году швейцарским математиком Никласом Виртом. ПАСКАЛЬ не сложнее Бейсика, но в него изначально были заложены более широкие возможности. Основные привлекательные черты Паскаля — логичность, поддержка концепций структурного и процедурного программирования, работа с динамической памятью, возможность создания своих типов данных. В своем первоначальном виде Паскаль имел довольно ограниченные возможности, но расширенный вариант этого языка — Turbo Pascal, является очень мощным языком программирования. Интегрированная оболочка Turbo Pascal, разработанная фирмой Borland (ныне Inprise), включающая в себя редактор, компилятор, компоновщик и отладчик, вместе с интерактивной справочной системой сделали разработку программ на Паскале делом простым и приятным.

Дальнейшее развитие язык ПАСКАЛЬ получил в виде системы программирования DELPHI.

На Украине в 1965 году на базе АЛГОЛА был создан язык АЛМИР, отличавшийся использованием символики на основе русского, а не английского языка. Этот язык считается первым в мире языком программирования на основе национального языка (Native Language).

Язык СИ, в котором использованы элементы ПАСКАЛЯ, был создан в 1972 году в американской фирме Bell Laboratories под руководством Дениса Ритчи как язык, пригодный для программирования новой операционной системы UNIX. Операционные системы ради повышения скорости работы традиционно писались на языке низкого уровня — ассемблере, но язык Си настолько хорошо зарекомендовал себя, что на нем было написано более 90% всего кода ОС UNIX. Язык СИ обрел популярность как так называемый язык среднего уровня, в котором удобство, краткость и мобильность языков высокого уровня сочетаются с возможностью непосредственного доступа к аппаратуре компьютера, что обычно достигаются только при программировании на языке Ассемблера.

Название языка СИ связано с тем, что наиболее удачной оказалась его третья версия ( СИ- третья буква английского алфавита). СИ считается наиболее эффективным среди языков программирования высокого уровня. С одной стороны он не намного сложнее ПАСКАЛЯ или ФОРТРАНА, но с другой обладает возможностями, присущими языкам программирования низкого уровня. Поэтому СИ иногда называют языком программирования среднего уровня и используют как при написании прикладных программ, так и при разработке системных. Дальнейшим развитием языка СИ стали языки СИ и JAVA. Си не очень прост в изучении и требует тщательности в программировании, но позволяет создавать сложные и весьма эффективные программы.

Гибкие материалы:  ТОП-36 самых больших птиц в мире: размеры, вес, где обитают, фото

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *