Операционная система WINDOWS
III. Операционные системы.
Введение. Понятие файла.
Операционная система – совокупность программных средств, обеспечивающая управление аппаратным обеспечением компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействие между собой и пользователем.
Операционная система выполняет следующие функции:
· управление работой каждого блока персонального компьютера и их взаимодействием;
· управление выполнением программ;
· организация хранения информации во внешней памяти;
· взаимодействие пользователя с компьютером (поддержка интерфейса пользователя).
Операционная система осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.
Разные типы устройств внешней памяти в операционной системе объединяет принцип организации хранения логически связанных наборов информации в виде файлов.
Файл – логически связанная совокупность данных или программ, для размещения которой во внешней памяти выделяется именованная область.
Файл является учетной единицей информации в операционной системе.
На диске файл не требует для своего размещения непрерывного пространства, обычно он занимает свободные кластеры в разных частях диска. Сведения о номерах этих кластеров хранятся в специальной FAT(File Allocation Table) – таблице.
Кластер – минимальная единица пространства диска, которое отведено файлу: представляет группу смежных секторов.
Для характеристики файла используются следующие параметры:
· полное имя;
· объем файла (в байтах);
· дата создания;
· время создания;
· специальные атрибуты: R (Read only) – только для чтения; H (Hidden) – скрытый; S (System) – системный; A (Archive) – архивный.
При работе на персональном компьютере установлен ряд соглашений по заданию типа файла:
. arj – архивный ;
. bak – копия файла, создаваемая при перезаписи файла оригинала;
. bat - командный файл;
. com – командный, системный, исполняемый файл;
. dat- файл данных;
. doc – файл документов (текстовый);
. exe – исполняемый файл;
. hlp – библиотека справочной информации;
. sys - файл, расширяющий возможности операционной системы;
. tmp – временный файл;
. txt – текстовый файл и другие.
Операционная система WINDOWS
Объектно-ориентированная платформа WINDOWS.
Операционная система WINDOWS создана на базе объектно-ориентированной методологии программирования, что создает удобную среду работы для пользователя.
При работе в операционной системе WINDOWS необходимо придерживаться следующих действий:
1. выбрать (выделить) объект;
2. выбрать необходимое действие при помощи контекстного меню. Контекстное меню предоставляет пользователю следующие возможности:
· ознакомиться со свойствами объекта;
· выполнить действия, возможные для данного объекта.
Объектно-ориентированная технология операционной системы WINDOWS предоставляет возможность пользователю создавать документы, фрагменты которых разработаны в разных средах.
Объект – файл.
В операционной системе WINDOWS файл воспринимается как объект, имеющий уникальное имя (имя файла в WINDOWS может иметь русские буквы, «.» и др. символы; при переходе в MS-DOS оно будет заменено восьми символьным именем со всеми ограничениями для этой операционной системы).
Свойства файла:
· тип (косвенный; и расширение для MS-DOS);
· размер;
· дата и время создания;
· дата и время внесения последних изменений;
· атрибуты файла: Read only, Archive, System, Hidden.
Действия над файлами:
· открыть (результат зависит от типа файла);
· заархивировать или разархивировать;
· отправить (по почте);
· вырезать;
· копировать;
· удалить;
· переименовать;
· создать ярлык.
Объект – папка.
Имя присваивается по аналогии с объектом файл.
Свойства папки:
· имя данной папки для WINDOWS и для MS-DOS;
· тип объекта, указывающий на то, что рассматриваемый объект является папкой;
· имя папки с указанием пути;
· размер папки;
· количество хранящихся в ней папок и файлов;
· дата и время создания;
· атрибуты.
Действия над папками: создать, удалить, скопировать, переместить, переименовать, открыть, закрыть.
Ярлык – ссылка на какой-либо объект, вторичное изображение этого объекта, указывающие его местоположение. Предназначен для ускорения запуска программ. Ярлык хранится в файле, объемом в 1 кБт. Открыть ярлык означает открыть связанный с этим ярлыком объект.
Иерархическая структура подчиненности папок:
Верхний уровень – Рабочий стол.
Второй уровень – Системные папки: Мой компьютер, Мои документы, Корзина.
Третий уровень- Остальные папки и файлы.
Приложение и документ.
Приложение – комплекс взаимосвязанных программ для создания и модификации объектов, а также для управления объектами определенного типа. Объекты, создаваемые в среде приложения, называются документами (тип документов автоматически присваивается операционной системой, исходя из вида приложения).
Приложение становится задачей после запуска, существует два способа запуска приложения:
1. через открытие файла запуска приложения;
2. через открытие документа, созданного в этом приложении.
Приложения запускаются как по инициативе пользователя. Так и по инициативе операционной системы WINDOWS.
Список задач отображается нажатием комбинации клавиш <Ctrl>, <Alt>,<Del>.
Задача – приложение, работающее в текущем сеансе и потребляющее ресурсы компьютера: оперативную память, процессорное время, доступ к внешним устройствам.
Окна.
Основа графического интерфейса WINDOWS – организованная система окон и других графических объектов.
Окно – обрамленная прямоугольная область на экране монитора, в которой отображаются приложение, документ, сообщение. Окно будет текущем (активным), если с ним в данный момент работает пользователь. Типовые окна: окно приложений, окно документа, диалоговое окно.
Стандартные элементы окна любого приложений:
- рабочее поле; - управляющее (основное) меню; - ниспадающее меню;
- панель инструментов; - заголовок окна; - кнопка системного меню;
- кнопки <свернуть>, <закрыть>, <развернуть>; - строка состояния.
Окно документа всегда встроено в окно приложения и имеет стандартные элементы:
- рабочее поле;
- горизонтальные и вертикальные линейки прокрутки;
- заголовок окна документа;
- кнопки системного меню и кнопки <свернуть>, <закрыть>, <развернуть>.
Диалоговое окно служит для настройки параметров операционной системы, выводит необходимые в процессе работы сообщения и содержит набор типовых объектов (элементов) управления, среди которых наиболее часто встречаются: вкладки, кнопки выбора, поля списка, командные кнопки, переключатели (флажки), текстовые поля, окно предварительного просмотра.
Рабочий стол
После загрузки операционной системы WINDOWS на экране монитора появляется электронный рабочий стол, позволяющий пользователю более эффективно организовать работу с компьютером. В центральной части рабочего стола расположены значки приложений и документов, к которым пользователь наиболее часто обращается и позволяющие ускорить запуск соответствующих объектов. В нижней части рабочего стола выделена строка, называемая панелью задач, на которой находятся:
- кнопки задач (центр): приложений и документов, с которыми пользователь работает в текущем сеансе;
- кнопка «Пуск» (слева), нажав которую можно попасть на главное меню WINDOWS;
- панель индикации (справа): часы, календарь, индикатор клавиатуры, значки программ;
- кнопки быстрого запуска (справа от кнопки «Пуск»).
Обмен данными через буфер.
Буфер обмена (clipboard) – специальная область памяти, предназначенная для временного хранения перемещаемого, копируемого или удаляемого объекта.
Буфер обмена обслуживается операционной системой и характеризуется следующими свойствами:
· в буфере обмена хранится объект, помещенный в него одним из способов;
· объект хранится до тех пор, пока в буфер не будет помещен новый объект;
· буфер доступен из любого приложения операционной системы;
· содержимое буфера можно просмотреть или сохранить в файле с помощью приложения «Просмотр буфера обмена»;
· буфер очищается при перезагрузке операционной системы или с помощью специальной команды;
· объект в буфере хранится в формате, определяемом приложением-источником, но при его вставке в составной документ, предоставляется возможность преобразования в другой формат.
Обмен данными через буфер обмен выполняется в следующей последовательности:
· выделяется объект;
· выделенный объект переносится в буфер обмена с помощью команды «Копировать» или «Вырезать»;
· указатель мыши устанавливается в место вставки объекта;
· объект вставляется в указанное место командой «Вставить» или «Специальная вставка».
Программа Проводник
Определяется как программа - обозреватель локальных и сетевых ресурсов персонального компьютера.
Проводник – программа, с помощью которой пользователь может отыскать любой объект файловой системы (папку или файл) и произвести с ним необходимые действия. Основное рабочее поле Проводника может быть разделено на 2-3 панели. Правая панель отображает содержимое папки, адрес которой указан в адресной строке. Средняя панель играет вспомогательную роль, создавая интерфейс Internet Explorer. В левой панели отображается иерархическая структура подчиненности папок.
Настройка WINDOWS.
Операционная система WINDOWS предоставляет пользователю ряд инструментов для настройки своей среды. Все они находятся в папке «Панель Управления», доступ к которой осуществляется через Главное Меню, и которая содержит значки программ для определенной функции. Щелчком мыши по значку вызывается соответствующая программа, которая в диалоговом режиме предлагает пользователю установить необходимые параметры настройки [Пуск – Настройка – Панель Управления].
Все инструменты, находящиеся в папке «Панель Управления», можно разделить на 2 класса:
1. Инструменты системной настройки. Используются для настройки оборудования и установки приложений: установка и удаление программ, тестирование и конфигурирование оборудования, установка паролей, изменение настройки Internet и др.
2. Инструменты настройки интерфейса пользователя. Позволяют изменять внешний облик системы: установка даты и времени, изменение оформления Рабочего Стола, поддержка необходимого языка, выбор видов указателя мыши и др.
Графический редактор Paint.
Программа предназначена для создания, редактирования и просмотра рисунков. По умолчанию создаются файлы формата BMP, однако графический редактор Paint позволяет сохранять рисунки в форматах JPG и GIFF, используемых в Internet.
Основные понятия и характеристики программных продуктов.
Программа - упорядоченная последовательность команд для решения задачи.
Программное обеспечение – совокупность программ, выполняемых вычислительной системой.
К программному обеспечению относятся:
· технология проектирования программ;
· методы тестирования программ;
· анализ качества работы программ;
· документирование программ и т. д.
Приложение (application) – программная реализация решения задачи на ЭВМ.
Схема процесса создания программ:
| Постановка задачи |
| Программирование |
| Алгоритмизация решения задачи |
Постановка задачи (problem definition) – точная формулировка решения задачи с описанием входной и выходной информации.
Выходная информация может быть представлена в виде документов, сформированных кадров, файла, базы данных, выходного сигнала устройству управления.
Входной информацией служат первичные данные документов, результаты решения других задач, нормативно-справочная информация, входные сигналы от датчиков.
Алгоритм – система точно сформированных правил, определяющая процесс преобразования исходных данных (входной информации) в желаемый результат (выходную информацию) за конечное число шагов.
Алгоритм решения задачи имеет ряд обязательных свойств:
· дискретность – разбиение процесса обработки информации на более простые этапы (шаги выполнения);
· определенность алгоритма – однозначность выполнения каждого отдельного шага преобразования информации;
· выполнимость – конечность действий алгоритма при решении задач, позволяющая получить желаемый результат за конечное число шагов;
· массовость – способность алгоритма решать определенный класс задач.
Основные характеристики программных продуктов:
1. Алгоритмическая сложность (логика алгоритмов обработки информации).
2. Состав реализованных функций обработки информации.
3. Полнота и системность функций обработки информации.
4. Объем файлов программ.
5. Требования к операционной системе (ОС) и аппаратному обеспечению ЭВМ (тип микропроцессора, версия ОС, объем жесткого диска, наличие сети и т. д.) и др.
Характеристики качества программного обеспечения:
· мобильность (многоплатформенность) - независимость от ОС, специфики предметной области и др.;
· надежность – устойчивость в работе, точность выполнения предписанных функций, диагностика ошибок;
· учет человеческого фактора – наличие доступного интерфейса, анализа и диагностики ошибок, контекстно-зависимых подсказок;
· эффективность (как с позиции пользователя, так и с точки зрения расхода вычислительных ресурсов при эксплуатации);
· модифицируемость – способность к внесению изменений, например, расширение функций обработки и т. д.;
· коммуникативность – максимально возможная интеграция между программами.
Программное обеспечение должно быть защищено от воздействия:
- человека;
- аппаратуры;
- других специализированных программ.
Защита информации производится ограничением доступа, при этом контроль доступа выполняется путем:
- парольной защиты программ при их запуске;
- ограничения программ или данных, функций обработки, доступных пользователям;
- использования криптографических методов баз данных или программных модулей;
- правовых методов защиты (патент, лицензия, авторские права).
Сетевые операционные системы – комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети. Их отличительная особенность: использование программных продуктов для администрирования и обслуживания рабочих станций в сети.
Программы сервисного программного обеспечения называются утилитами – программами, служащими для выполнения вспомогательных операций обработки данных или обслуживания компьютеров (диагностики тестирования программных и аппаратных средств, оптимизации использования дискового пространства и т. п.).
Комплекты утилит: Norton Utilities (Symantec), Checkit Pro (Touch Stone), PC Tools for Windows и др.
Антивирусные программы также являются утилитами и оцениваются по ряду критериев:
· точность обнаружения (идентификация вируса);
· возможность защиты данных от инфицирования;
· способность работы в сетях; простота использования;
· эффективное устранение обнаруженных вирусов.
Примеры антивирусных программ: AVP, Norton Antivirus, Virex, Anti-Virus, ESET и др.
Пакеты прикладных программ
Известны следующие виды пакетов прикладных программ:
1. проблемно-ориентированные (например, создание АРМ: RS-bank, RS-balance, 1C);
2. пакеты автоматизированного проектирования (AutoCard, AutoVisionR1);
3. мультимедийные (использование аудио- и видеоинформации для расширения информационного пространства пользователя: MPEG3 и др.);
4. офисные пакеты (обеспечивают организацию управления деятельности офиса):
· органайзеры (планировщики): Lotus Organizer, TimeLine, MS Shedule Project (for Windows’95);
· программы-переводчики, средства проверки орфографии и распознавания текста (Stylus General, OCR CuneiFormPro, Fine Reader, LingvoCorrector и др.);
· коммуникационные пакеты (организация взаимодействия пользователя с удаленными абонентами или информационными ресурсами сети: WebServer, WinFax Pro, Novell GroupWise, InternetSuit);
5. пакеты общего назначения;
6. издательские системы (информационные технологии издательской деятельности: CorelDraw, PageMaker, PhotoShop);
7. интеллектуальные системы (системы искусственного интеллекта – реализуют отдельные функции интеллекта человека: Интерэксперт, Guru).
Пакеты прикладных программ общего назначения:
· Системы управления базами данных (СУБД – организация и хранение локальных баз данных на автономно работающих компьютерах, либо централизованное хранение баз данных на файл-сервере и сетевой доступ к ним): Visual FoxPro Standard, Access, SQL Server, dBase, Paradox.
· Серверы баз данных (создание интегрированных баз данных в архитектуре клиент-сервер). Общее свойство: использование реляционного языка SQL (Structured Query Language) для реализации запросов к данным, использование нескольких платформ (OS/2, Unix, WindowsNT) и протоколов передачи данных (IPX, TCP/IP): Oracle, Microsoft SQL Server, InterBase NetWare.
· Генераторы (серверы) отчетов (реализация запросов и формирование отчетов в условиях сети с архитектурой клиент-сервер): ReportSmith, CristalInfo и др.
· Текстовые процессоры (автоматическая работа с тестовыми документами): WORD, AmiPro, Lexicon.
· Табличные процессоры (автоматическая работа с табличными документами, вычисления, статистика, работа с базой данных, средства графики): Excel, Quattro Pro, Lotus.
· Средства презентационной графики (создание изображений, показ их на экране, подготовка слайдов и т.п.): PowerPoint, MultimediaViewer, ScreenCam, Premier, Freelance Graphics, AutodeskAnimatorPro, Autodesk 3D Studio R4.
· Интегрированные пакеты (набор продуктов, функционально дополняющих друг друга, поддерживающих единые информационные технологии, реализованные на общей вычислительной и операционной платформе): Microsoft Office Standard for Windows.
Средства создания информационных систем (CASE – технология: Computer Aided System Engineering – программный комплекс, автоматизирующий весь технологический процесс анализа, проектирования, разработки и сопровождения программных систем) – результат набор АРМ.
Объектно-ориентированное программирование
Объектно-ориентированное программирование дополняет структурное программирование новыми идеями, наиболее важная из которых – это понятие объекта.
Объекты могут включать в себя частные, закрытые, приватные данные и правила их обработки, доступные только объекту и его наследникам, а также общие данные и правила, которые доступны объектам и программным модулям.
Важной чертой объектно-ориентированного программирования является наследование, то есть возможность создавать иерархическую последовательность объектов от более общих к более специфическим (частным).
Вид типового интерфейса
вертикальная линейка прокрутки
| Строка меню Рабочее поле |
| Координатная линейка |
| Строка подсказки |
| Строка состояния |
Строка меню содержит имена групп команд, объединенных по функциональному признаку. Система вложенных меню составляет основу интерфейса текстового процессора.
Строка состояния содержит имя редактируемого документа и определяет положение курсора в документе.
Строка подсказки содержит информацию о возможных действиях пользователя в текущий момент времени.
Линейка прокрутки служит для перемещения текста документа в рабочем поле окна.
Координатная линейка определяет границы элемента и позиции табуляции. Ее нулевая точка выравнена по первому абзацу текста.
Рабочее поле – это пространство на экране монитора для создания документа и работы с ним. Максимальный размер определяется стандартными параметрами монитора (25 строк по 80 знаков каждая).
Курсор – короткая мигающая линия, показывающая позицию рабочего поля, в которую будет помещен вводимый символ или элемент текста.
Основные операции с текстом:
· копирование;
· перемещение;
· удаление (используя буфер промежуточного хранения или нет);
· форматирование (процедура оформления страницы текста).
Операции над документом в целом:
· создание нового документа;
· загрузка ранее созданного документа в оперативную память;
· сохранение документа (копирование документа из оперативной памяти во внешнюю);
· удаление документа;
· печать документа.
Вид электронной таблицы
| Команды главного меню (меню основных режимов программы) A B C D E F G Строка подсказки |
| Вспомогательная область управления (строка состояния панели инструментов, вертикальной и горизонтальной линейки прокрутки) |
| Строка ввода (отображает вводимые в ячейку данные) |
| 3 C3 |
| ….. |
Текущей (активной) является ячейка, в которой в данный момент находится курсор
Типы данных
Известны следующие типы данных в табличном процессоре:
· символьные данные (имеют описательный характер: ‘ любые символы ’);
· числовые данные (только числа и , (.) и -);
· формулы (включают арифметические и логические действия, производимые с данными из других ячеек: B5 * C5);
· функции (программы с уникальным именем, частные случаи формулы, бывают: статистические, логические, финансовые и др.);
· даты (17-Фев-01, фев-17-01, 17-Фев, Фев-01).
Форматирование – выбор формы представления числовых или символьных данных в ячейке.
Известны следующие типы форматов числовых данных:
1. основной формат (используется по умолчанию);
2. формат с фиксированным количеством десятичных знаков (обеспечивает представление чисел в ячейках с заданной точностью, определяемой установленным количеством знаков после запятой): 12345 12345,00 0,12345 0,12 (2 знака);
3. процентный формат (обеспечивает представление введенных данных в форме процентов с установленным количеством десятичных знаков):
0.123 12,3 % 123 12300,0 % (1 знак);
4. денежный формат (каждые 3 разряда разделены запятой);
5. научный (для представления очень больших или очень маленьких чисел в виде двух компонентов: мантиссы и порядка).
Известны следующие типы форматов символьных данных:
1. выравнивание к левому краю ячейки (в основном по умолчанию);
2. выравнивание к правому краю ячейки;
3. выравнивание по центру ячейки.
Формулы подразделяются на:
· арифметические:
1. операторы сравнения ( = равно, < > неравно, > больше, < меньше, <= не более, >= не менее );
2. операторы арифметических действий (+ сложение, - вычитание, * умножение, / деление, ^ возведение в степень).
· логические: #NOT# логическое отрицание «НЕ», #AND# логическое “И”, #OR# логическое «ИЛИ».
Функции – зависимость одной переменной от другой или от нескольких аргументов. В электронных таблицах могут быть представлены следующие виды функций: математические, статистические, текстовые, логические, финансовые, функции даты и времени и др.
При копировании и перемещении формулы используются относительные и абсолютные ссылки.
Абсолютная ссылка – не изменяющийся адрес ячейки, содержащий исходное данное, при копировании или перемещении формулы следующего вида:
B$5 / B$12.
Относительная ссылка – не изменяющийся адрес ячейки, содержащий исходное данное, при копировании или перемещении формулы следующего вида:
B5 / B12.
Изменение адреса при этом происходит по правилу относительной ориентации ячейки с исходной формулой и ячеек с операндами:
C5 = B5 / A5 ; C6 = B6 / A6 ; D5 = C5 / B5 .
СУБД
База данных (БД) — поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области. База данных представляет собой совокупность файлов с информацией.
В целях рационального использования ресурсов персонального компьютера необходимо правильно представлять структурные отношения, существующие между данными, и способы представления таких структур в ЭВМ, а также методы работы с ними. На современном этапе к структурам данных предъявляются следующие требования:
· описание объектов совместно с общими для них свойствами;
· задание иерархической структуры объектов;
· динамическое изменение структур данных;
· доступ ко всей структуре данных из любого места БД.
Поиск информации в БД – это самая распространенная операция в системах обработки данных.
Развитие средств вычислительной техники, средств передачи данных, компьютерных сетей определили развитие и применение следующих режимов работы с базами данных:
· однопользовательский режим;
· многопользовательский режим: последовательный, параллельный.
Система управления базами данных (СУБД) — комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.
Структурирование — это введение соглашений о способах представления
данных.
Классификация баз данных
По технологии обработки данных базы данных подразделяются на централизованные и распределенные.
Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы.
Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети.
Распределенная система позволяет организовать взаимодействие независимых, но связанных между собой ЭВМ.
Распределенные БД решают задачи согласованности данных, хранящихся и обрабатывающихся в разных местах, но логически связанных друг с другом и задачу параллельной обработки транзакций.
Управление транзакциями позволяет создавать параллельные процессы обработки и поддерживать целостность БД.
По способу доступа к данным базы данных разделяются на базы данных с локальным доступом и базы данных с удаленным (сетевым) доступом.
Системы централизованных баз данных с сетевым доступом предполагают различные архитектуры подобных систем:
· файл-сервер;
· клиент-сервер.
Файл-сервер. Архитектура систем БД с сетевым доступом предполагает выделение одной из машин сети в качестве центральной (сервер файлов). На такой машине хранится совместно используемая централизованная БД. Все другие машины сети выполняют функции рабочих станций, с помощью которых поддерживается доступ пользовательской системы к централизованной базе данных. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где в основном и производится обработка.
Сервер БД представляет собой логический процесс, который занимается обработкой запросов к БД со стороны пользователей. Серверы БД являются основными программными компонентами построения распределенных приложений в локальных сетях.
Клиент-сервер. Кроме хранения централизованной базы данных центральная машина (сервер базы данных) должна обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Запрос на данные, выдаваемый клиентом (рабочей станцией), порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные (но не файлы) транспортируются по сети от сервера к клиенту. Спецификой архитектуры клиент-сервер является использование языка запросов SQL.
Распределенные архитектуры предназначены для обеспечения прикладным программам клиента доступа к данным, которыми управляет сервер.
Сервер может выполняться на удаленном компьютере с доступом через сеть общего пользования или через локальную сеть. Поэтому конкретные реализации архитектуры «клиент-сервер» зависят от особенностей распределенной обработки данных. При распределенной обработке данных представление данных и их содержательная обработка выполняется на одном компьютере, а работа с БД – на другом компьютере.
По содержанию информации базы данных классифицируются следующим образом:
1. фактографические;
2. полнотекстовые (текстовые, графические).
Виды моделей данных
Модель данных — совокупность структур данных и операций их обработки.
Модель данных представляет собой множество структур данных, ограничений целостности и операций манипулирования данными.
СУБД основывается на использовании иерархической, сетевой или реляционной модели, на комбинации этих моделей.
Иерархическая модель данных
Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам.
К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь. Узел — это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях. Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей. 
Сетевая модель данных
В сетевой структуре при тех же основных понятиях (уровень, узел, связь) каждый элемент может быть связан с любым другим элементом.
 |
Реляционная модель данных
Понятие «реляционный» (от англ. relation — отношение) связано с разработками известного американского специалиста в области систем баз данных Е. Кодда.
Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления для обработки данных.
Кроме того, реляционные модели данных характеризуются высокой степенью независимости данных и легкостью установления новых связей.
Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц. Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:
· каждый элемент таблицы — один элемент данных;
· все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т.д.) и длину;
· каждый столбец имеет уникальное имя;
· одинаковые строки в таблице отсутствуют;
· порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.
Отношения представлены в виде таблиц, строки которых соответствуют кортежам или записям, а столбцы — атрибутам отношений, доменам, полям.
Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется простым ключом (ключевым полем). Если записи однозначно определяются значениями нескольких полей, то такая таблица базы данных имеет составной ключ.
Для того чтобы связать две реляционные таблицы, необходимо ключ первой таблицы ввести в состав ключа второй таблицы (возможно совпадение ключей); в противном случае нужно ввести в структуру первой таблицы внешний ключ — ключ второй таблицы.
Наиболее распространены реляционные БД и СУБД, основанные на реляционной модели данных. Реляционные модели обладают следующими свойствами:
· информация представляется одними значениями данных без связующих параметров;
· интерфейс реализуется с помощью языка высокого уровня.
К недостаткам реляционной модели относятся сравнительно невысокая производительность, большое количество служебной информации, проблемы при хранении графических изображений.
В настоящее время крупнейшие разработчики СУБД встраивают в свои программные продукты поддержку объектной ориентации. В этом случае разработан способ описания объекта в СУБД в виде формата интегрального файла с поддержкой следующих типов объектов:
· элементарный объект;
· сложный или составной объект, состоящий из нескольких записей базы данных;
· структурированный объект, состоящий из одной записи базы данных и содержащий описание как основного объекта так и сопутствующего ему;
· распределенные объект, объединяющий в себе несколько объектов предыдущих типов (такая база данных представляет собой дерево таких объектов, построенное в соответствии с иерархией классификатора базы знаний предметной области).
Единицей хранения и обработки информации является одна структурированная запись объекта, содержащая компоненты:
· идентификационная часть объекта;
· атрибуты объекта;
· межобъектные отношения;
· структурированное описание объекта;
· метрическое описание;
· текстовое описание;
· мультимедийная информация объекта.
Особенностью всех форматов представления этой СУБД интегрального файла является однотипность логического представления объектов, что позволяет иметь унифицированные средства разработки.
В программном обеспечении такой СУБД выделяют 4 основных компонента:
1. Комплекс сервисных программ для работы с базами данных в локальной сети.
2. Комплекс серверных программ для удаленного доступа к базам данных по сети Интернет.
3. Инструментальный комплекс.
4. Система запросов.
Объектно-реляционные СУБД являются постепенным развитием реляционных СУБД. Основная идея объектно-реляционного подхода – допущение использования в качестве атрибутов не только простых типов данных, но и составных, абстрактных типов данных (это противоречит классической концепции реляционных СУБД). В объектно-ориентированных СУБД заложены основные принципы объектно-ориентированного программирования при создании структуры базы данных.
Объектно-ориентированный язык – язык программирования, на котором программа задается описанием поведения совокупности взаимосвязанных объектов. Объекты обмениваются запросами, реагируя на полученный запрос, объект посылает запрос другим объектам, получает ответы, изменяет значения своих внутренних переменных и выдает ответ на полученный запрос. Механизм запросов в объектно-ориентированных языках состоит в том, что при выполнении запроса объектом непосредственно могут быть изменены только значения переменных этого объекта.
Архитектура СУБД
Базы данных и программные средства их создания и ведения (СУБД) имеют многоуровневую архитектуру.
Многоуровневое представление данных БД под управлением СУБД
Различают концептуальный, внутренний и внешний уровни представления данных баз данных, которым соответствуют модели аналогичного назначения.
Концептуальная модель состоит из множества экземпляров различных типов данных, ст