Контрольная работа по «Информатике». 12

Содержание

Информационная технология обработки  данных

Информационная технология обработки данных предназначена  для решения хорошо структурированных задач, по которым имеются необходимые входные данные и известны алгоритмы и другие стандартные процедуры их обработки. Эта технология применяется на уровне операционной (исполнительской) деятельности персонала невысокой квалификации в целях автоматизации некоторых рутинных постоянно повторяющихся операций управленческого труда. Поэтому внедрение информационных технологий и систем на этом уровне существенно повысит производительность труда персонала, освободит его от рутинных операций, возможно, даже приведет к необходимости сокращения численности работников.

На уровне операционной деятельности решаются следующие задачи:

• обработка данных об операциях, производимых фирмой;
• создание периодических контрольных отчетов о состоянии дел в фирме;
• получение ответов на всевозможные текущие запросы и оформление их в виде бумажных документов или отчетов.

Существует несколько особенностей, связанных с обработкой данных, отличающих данную технологию от других:

• выполнение необходимых фирме задач по обработке данных. В любой фирме должна быть ИС обработки данных и разработана соответствующая информационная технология;
• решение только хорошо структурированных задач, для которых можно разработать алгоритм;
• выполнение стандартных процедур обработки;
• выполнение основного объема работ в автоматическом режиме с минимальным участием человека;
• использование детализированных данных. Записи о деятельности фирмы имеют детальный характер, допускающий проведение ревизий;
• акцент на хронологию событий;
• требование минимальной помощи в решении проблем со стороны специалистов других уровней.

Основные компоненты

Сбор данных. По мере того как фирма производит продукцию или услуги, каждое ее действие сопровождается соответствующими записями данных. Обычно действия фирмы, затрагивающие внешнее окружение, выделяются особо как операции, производимые фирмой.

Обработка данных. Для создания из поступающих данных информации, отражающей деятельность фирмы, используются следующие типовые операции:

классификация или группировка. Первичные данные обычно имеют вид  кодов, состоящих из одного или нескольких символов. Эти коды, выражающие определенные признаки объектов, используются для идентификации и группировки записей (при расчете заработной платы каждая запись включает в себя код работника, код подразделения в котором он работает и т.д.);

• сортировка, с помощью которой упорядочивается последовательность записей;
• вычисления, включающие арифметические и логические операции. Эти операции, выполняемые над данными, дают возможность получать новые данные;
• укрупнение или агрегирование, служащее для уменьшения количества данных и реализуемое в форме расчетов итоговых или средних значений.

Хранение данных. Многие данные на уровне операционной деятельности необходимо сохранять для последующего использования. Для их хранения создаются базы данных.

Создание отчетов (документов). В информационной технологии обработки данных необходимо создавать документы для руководства и работников фирмы, а, также для внешних партнеров. При этом документы могут создаваться как по запросу или в связи с проведенной фирмой операцией, так и периодически в конце каждого месяца, квартала или года.

Банки данных, их особенности, этапы разработки

Банк данных (БнД) — это автоматизированная система, представляющая совокупность информационных, программных, технических средств и персонала, обеспечивающих хранение, накопление, обновление, поиск и выдачу данных. Главными составляющими банка данных являются база данных и программный продукт, называемый системой управления базой данных (СУБД).

Развитие технологий баз и банков данных определяется рядом факторов: ростом информационных потребностей пользователей, требованиями эффективного доступа к информации, появлением новых видов массовой памяти, увеличением ее объемов, новыми средствами и возможностями в области коммуникаций и многим другим.

База данных является интегрированной системой информации, удовлетворяющей ряду требований:

• сокращению избыточности в хранении данных;
• устранению противоречивости в них;
• совместному использованию для решения большого круга задач, в том числе и новых;
• удобству доступа к данным;
• безопасности хранения данных в базе, защиты данных;
• независимости данных от изменяющихся внешних условий в результате развития информационного обеспечения;
• снижению затрат не только на создание и хранение данных, но и на поддержание их в актуальном состоянии;
• наличию гибких организационных форм эксплуатации.

Реализация указанных  требований дает высокую производительность и эффективность работы с данными.

База данных — это  динамичный объект, меняющий значения при изменении состояния отражаемой предметной области (внешних условий по отношению к базе). Под предметной областью понимается часть реального мира (объектов, процессов), которая должна быть адекватно, в полном информационном объеме представлена в базе данных. Данные в базе организуются в единую целостную систему что обеспечивает более производительную работу пользователей с большими объемами данных.

Кроме важнейших составляющих БД и СУБД банк данных включает и  ряд других составляющих.

Языковые средства включают языки программирования, языки запросов и ответов, языки описания данных.

Методические средства — это инструкции и рекомендации по созданию и функционированию БнД, выбору СУБД.

Технической основой  БнД является ЭВМ, удовлетворяющая определенным требованиям по своим техническим характеристикам.

Обслуживающий персонал включает программистов, инженеров по техническому обслуживанию ЭВМ, административный аппарат, в том числе администратора БД. Их задача — контроль за работой БнД, обеспечение совместимости и взаимодействия всех составляющих, а также управление функционированием БнД, контроль за качеством информации и удовлетворение информационных потребностей.

Особую роль играет администратор базы или банка данных (АБД). Администратор управляет данными, персоналом, обслуживающим БнД. Важной задачей администратора БД является защита данных от разрушения, несанкционированного и некомпетентного доступа. Администратор предоставляет пользователям большие или меньшие полномочия на доступ ко всей или части базы. Для выполнения функций администратора в СУБД предусмотрены различные служебные программы. Администрирование базой данных предусматривает выполнение функций обеспечения надежной и эффективной работы БД, удовлетворение информационных потребностей пользователей, отображение в базе данных динамики предметной области.

Главными пользователями баз и банков данных являются конечные пользователи, т.е. специалисты, ведущие различные участки экономической работы. Они различаются по квалификации, степени профессионализма, уровню в системе управления: главный бухгалтер, бухгалтер, операционист, начальник кредитного отдела и т.д. Удовлетворение их информационных потребностей — это решение большого числа проблем в организации внутримашинного информационного обеспечения.

Специальную группу пользователей  БнД образуют прикладные программисты. Обычно они играют роль посредников  между БД и конечными пользователями, так как создают удобные пользовательские программы на языках СУБД.

Преимущества работы с БнД для пользователя окупают  затраты и издержки на его создание, так как:

• повышается производительность работы пользователей, достигается эффективное удовлетворение их информационных потребностей;
• централизованное управление данными освобождает прикладных программистов от организации данных, обеспечивает независимость прикладных программ от данных;
• развитая организация БД позволяет выполнять разнообразные нерегламентированные запросы, новые приложения;
• снижаются затраты не только на создание и хранение данных, но и на их поддержание в актуальном и динамичном состоянии; уменьшаются потоки данных, циркулирующих в системе, сокращается их избыточность и дублирование.

Как банк данных, так и  база данных могут быть сосредоточены  на одном компьютере или распределены между несколькими компьютерами. Для того чтобы данные одного исполнителя были доступны другим и наоборот, эти компьютеры должны быть соединены в единую вычислительную систему с помощью вычислительных сетей.

Банк и база данных, расположенные на одном компьютере, называются локальными, а на нескольких соединенных сетями ПЭВМ называются распределенными. Распределенные банки и базы данных более гибки и адаптивны, менее чувствительны к выходу из строя оборудования.

Локальные базы данных эффективны при работе одного или нескольких пользователей, когда имеется возможность согласования их деятельности административным путем. Такие системы просты и надежны за счет своей локальности и организационной независимости.

Назначение распределенных баз и банков данных состоит в  предоставлении более гибких форм обслуживания множеству удаленных пользователей  при работе со значительными объемами информации в условиях географической или структурной разобщенности. Распределенные системы баз и банков данных обеспечивают широкие возможности по управлению сложных многоуровневых и многозвенных объектов и процессов.

Моделирование базы данных ведется поэтапно.

1 этап - предпроектная стадия, которая включает сбор материалов в процессе обследования, оформление их в виде технического задания. В них обосновывается целесообразность создания банка и базы данных. В качестве основных факторов раскрываются и приводятся следующие:

• многоцелевое использование данных;
• обеспечение многопользовательского доступа к данным в диалоговом режиме;
• наличие сложных связей между данными;
• необходимость поддержания системы в актуальном состоянии.

Материалы, содержащие выводы и предложения по созданию банка и базы данных исходя из конкретных условий и возможностей, включаются в технико-экономическое обоснование проекта и служат основанием для формирования технического задания на разработку системы банка данных, оно является частью общего технического задания на проектирование компьютерной системы. В нем ставятся цели и круг решаемых проблем, оговариваются масштабы и сферы деятельности системы, глобальные ограничения.

На стадии технического проектирования результаты разработок и проектных решений оформляются в виде технического проекта. Он включает общие вопросы: такие, как определение конфигурации вычислительных, средств, создание логической модели базы данных, ее уточнение и доводка в виде моделей других уровней, выбор операционной системы и СУБД, физическое проектирование. Затем разрабатываются конкретные пользовательские применения БД, определяются подмодели, доступные каждому из пользователей.

Технический проект является основным проектным документом, в котором приводятся разработки и их описания по всем компонентам создаваемого банка данных. При моделировании базы данных используются различные методы и средства, ориентированные на выбор конкретной СУБД. Сюда же относятся и предбазовые процессы подготовки информации и работы с ней, определение технологических особенностей по всем процессам, возникающим в результате создания и внедрения банка данных. В техническом 
проекте отражаются организационные изменения, связанные с работой технических и программных средств, с новой организацией 
информации.

На этапе рабочего проектирования доводятся и детализируются решения технического проекта. Рабочий проект имеет ту же структуру, что и технический, но с более глубокой проработкой и проверкой. На этом этапе выполняется сбор и предварительная подготовка нормативно-справочных материалов, разработка должностных, технологических инструкций для работы в условиях новой информационной технологии.

На этапе внедрения проекта выполняется проверка проектных решений и их доводка, при необходимости дорабатывается технология работы с банком данных, пользователями, выполняется перераспределение обязанностей, устанавливаются категории и иерархия доступа пользователей к данным.

Использование технологий базы и банка данных ставит вопросы  дальнейшего развития компьютерных информационных систем: их реорганизацию, подключение новых пользователей, предоставление новых информационных услуг.

Современные СУБД предоставляют  возможность пользователям быстро и удобно создавать несложные  базы данных.

Базы данных. Модели данных

База данных (БД) – это совокупность взаимосвязанных, характеризующаяся возможностью использования для большого количества приложений, возможностью быстрого получения и модификации необходимой информации, минимальной избыточностью информации, независимостью прикладных программ, общим управляемым способом поиска.

Возможность применения баз данных для многих прикладных программ пользователя упрощает реализацию комплексных запросов, снижает избыточность хранимых данных и повышает эффективность использования информационной технологии. Основное свойство баз данных — независимость данных и использующих их программ. Независимость данных подразумевает, что изменение данных не приводит к изменению прикладных программ и наоборот.

Ядром любой базы данных является модель данных. Модель данных – это совокупность структур данных и операций их обработки.

Модели баз данных базируются на современном подходе  к обработке информации, состоящем  в том, что структуры данных обладают относительной устойчивостью. Структура  информационной базы, отображающая в структурированном виде информационную модель предметной области, позволяет сформировать логические записи, их элементы и взаимосвязи между ними. Взаимосвязи могут быть типизированы по следующим основным видам:

• "один к одному", когда одна запись может быть связана 
  только с одной записью;
• "один ко многим", когда одна запись взаимосвязана со многими другими;
• "многие ко многим", когда одна и та же запись может входить в отношения со многими другими записями в различных вариантах.

Применение того или иного вида взаимосвязей определило три основные модели баз данных: иерархическую, сетевую и реляционную.

Для пояснения логической структуры  основных моделей баз данных рассмотрим такую простую задачу: необходимо разработать логическую структуру БД для хранения данных о трех поставщиках: П1, П2, П3, которые могут поставлять товары Т1, Т2, Т3 в следующих комбинациях: поставщик П1 — все три вида товаров, поставщик П2 — товары Т1 и Т3, поставщик П3 — товары Т2 и Т3.

Иерархическая модель представляется в виде древовидного 
графа, в котором объекты выделяются по уровням соподчиненности (иерархии) объектов.

На верхнем, первом уровне находится  информация об объекте "поставщики" (П), на втором — о конкретных поставщиках  П1, П2, П3, на нижнем, третьем, уровне — о товарах, которые могут поставлять конкретные поставщики. В иерархической модели должно соблюдаться правило: каждый порожденный узел не может иметь больше одного порождающего узла (только одна входящая стрелка); в структуре может быть только один непорожденный узел (без входящей стрелки) — корень. Узлы, не имеющие входных стрелок, носят название листьев. Узел интегрируется как запись. Для поиска необходимой записи нужно двигаться от корня к листьям, т.е. сверху вниз, что значительно упрощает доступ.

Достоинство иерархической модели данных состоит в том, что она позволяет описать их структуру, как на логическом, так и на физическом уровне. Недостатками данной модели являются жесткая фиксированность взаимосвязей между элементами данных, вследствие чего любые изменения связей требуют изменения структуры, а также жесткая зависимость физической и логической организации данных. Быстрота доступа в иерархической модели достигнута за счет потери информационной гибкости (за один проход по дереву невозможно получить информацию о том, какие поставщики поставляют, например, товар Ti).

В иерархической модели используется вид связи между элементами данных "один ко многим". Если применяется  взаимосвязь вида "многие ко многим", то приходят к сетевой модели данных.

Сетевая модель базы данных для поставленной задачи представлена в виде диаграммы связей (рис. 2.). На диаграмме указаны независимые (основные) типы данных П1, П2, П3, т.е. информация о поставщиках, и зависимые — информация о товарах T1, T2, и Т3. В сетевой модели допустимы любые виды связей между записями и отсутствует ограничение на число обратных связей. Но должно соблюдаться одно правило: связь включает основную и зависимую записи

Достоинство сетевой модели БД —  большая информационная гибкость по сравнению с иерархической моделью. Однако сохраняется общий для обеих моделей недостаток — достаточно жесткая структура, что препятствует развитию информационной базы системы управления. При необходимости частой реорганизации информационной базы (например, при использовании настраиваемых базовых информационных технологий) применяют наиболее совершенную модель БД — реляционную, в которой отсутствуют различия между объектами и взаимосвязями.

В реляционной модели базы данных взаимосвязи между элементами данных представляются в виде двумерных таблиц, называемых отношениями. Отношения обладают следующими свойствами: каждый элемент таблицы представляет собой один элемент данных (повторяющиеся группы отсутствуют); элементы столбца имеют одинаковую природу, и столбцам однозначно присвоены имена; в таблице нет двух одинаковых строк; строки и столбцы могут просматриваться в любом порядке вне зависимости от их информационного содержания.

Преимуществами реляционной  модели БД являются простота логической модели (таблицы привычны для представления информации); гибкость системы защиты (для каждого отношения может быть задана правомерность доступа); независимость данных; возможность построения простого языка манипулирования данными с помощью математически строгой теории реляционной алгебры (алгебры отношений).

Для приведенной выше задачи о поставщиках и товарах  логическая структура реляционной БД будет содержать три таблицы (отношения): R1, R2, R3, состоящие соответственно из записей о поставках, о товарах и о поставках товаров поставщиками (рис. 3.)

СУБД и ее функции

Системой управления базами данных (СУБД) называют программную  систему, предназначенную для создания на ЭВМ общей базы данных, используемой для решения множества задач. Подобные системы служат для поддержания базы данных в актуальном состоянии и обеспечивают эффективный доступ пользователей к содержащимся в ней данным в рамках 
предоставленных пользователям полномочий.

СУБД предназначена  для централизованного управления базой данных в интересах всех работающих в этой системе.

По степени универсальности  различают два класса СУБД:

• системы общего назначения;
• специализированные системы.

СУБД общего назначения не ориентированы на какую-либо предметную область или на информационные потребности  какой-либо группы пользователей. Каждая система такого рода реализуется как программный продукт, способный функционировать на некоторой модели ЭВМ в определенной операционной системе и поставляется многим пользователям как коммерческое изделие. Такие СУБД обладают средствами настройки на работу с конкретной базой данных. Использование СУБД общего назначения в качестве инструментального средства для создания автоматизированных информационных систем, основанных на технологии баз данных, позволяет существенно сокращать сроки разработки, экономить трудовые ресурсы. Этим СУБД присущи развитые функциональные возможности.

Специализированные СУБД создаются в редких случаях при  невозможности или нецелесообразности использования СУБД общего назначения.

СУБД общего назначения — это сложные программные комплексы, предназначенные для выполнения всей совокупности функций, связанных с созданием и эксплуатацией базы данных информационной системы.

Используемые в настоящее  время СУБД обладают средствами обеспечения  целостности данных и надежной безопасности, что дает возможность разработчикам гарантировать большую безопасность данных при меньших затратах сил на низкоуровневое программирование. Продукты, функционирующие в среде WINDOWS, выгодно отличаются удобством пользовательского интерфейса и встроенными средствами повышения производительности.

Производительность СУБД оценивается:

• временем выполнения запросов;
• скоростью поиска информации в неиндексированных полях;
• временем выполнения операций импортирования базы данных из других форматов;
• скоростью создания индексов и выполнения таких массовых операций, как обновление, вставка, удаление данных;
• максимальным числом параллельных обращений к данным в многопользовательском режиме;
• временем генерации отчета. 
  На производительность СУБД оказывают влияние два фактора:

1. СУБД, которые следят за соблюдением целостности данных, несут дополнительную нагрузку, которую не испытывают другие программы;

2. производительность собственных прикладных программ сильно зависит от правильного проектирования и построения базы данных.

Интегрированные технологии в распределенных системах.

В распределенных системах используются три интегрированные  технологии.

1. Технология «клиент — сервер»;
2. Технология совместного использования ресурсов в рамках глобальных сетей;
3. Технология универсального пользовательского общения в виде электронной почты.

1.Основная форма взаимодействия  ПК в сети — это «клиент — сервер». Обычно один ПК в сети располагает информационно-вычислительными ресурсами (такими, как процессоры, файловая система, почтовая служба, служба печати, база данных), а другие ПК пользуются ими. Компьютер, управляющий тем или иным ресурсом, называется сервером этого ресурса, а компьютер, желающий им воспользоваться, — клиентом. Если ресурсом являются базы данных, то говорят о сервере баз данных, назначение которого обслуживать запросы клиентов, связанные с обработкой данных; если ресурс — файловая система, то говорят о файловом сервере или файл-сервере и т.д.

Один из основных принципов  технологии «клиент — сервер», заключается  в разделении операций обработки данных на три группы, имеющие различную природу. Первая группа — это ввод и отображение данных. Вторая группа объединяет прикладные операции обработки данных, характерные для решения задач данной предметной области. Наконец, к третьей группе относятся операции хранения и управления данными (базами данных или файловыми системами).

Согласно этой классификации  в любом техпроцессе можно  выделить программы трех видов:

• программы представления, реализующие операции первой 
  группы;
• прикладные программы, поддерживающие операции второй 
  группы;
• программы доступа к информационным ресурсам, реализующие операции третьей группы.

В соответствии с этим выделяют три модели реализации технологии «клиент — сервер»:

• модель доступа к удаленным данным (Remote Data Access - RDA);
• модель сервера базы данных (DataBase Server — DBS);
• модель сервера приложений (Application Server — AS).

В RDA-модели программы  представления и прикладные программы  объединены и выполняются на компьютере-клиенте, который поддерживает как операции ввода и отображения данных, так и прикладные операции. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается или операторами языка SQL, если речь идет о базах данных, или вызовами функций специальной библиотеки. Запросы к информационным ресурсам направляются по сети удаленному компьютеру, например серверу базы данных, который обрабатывает запросы и возвращает клиенту необходимые для обработки блоки данных.

DBS-модель строится  в предположении, что программы,  выполняемые на компьютере-клиенте, ограничиваются вводом и отображением, а прикладные программы реализованы в процедурах базы данных и хранятся непосредственно на компьютере-сервере базы данных вместе с программами, управляющими и доступом к данным — ядру СУБД.

В AS-модели программа, выполняемая  на компьютере-клиенте, вешает задачу ввода и отображения данных, т. е. реализует операции первой группы. Прикладные программы выполняются одним либо группой серверов приложений (удаленный компьютер или (несколько компьютеров). Доступ к информационным ресурсам, необходимым для решения прикладных задач, обеспечивается также, как и в RDA-модели. Прикладные программы обеспечивают доступ к ресурсам различных типов — базам данных, индексированным файлам, очередям и др. RDA- и DBS-модели опираются на двухзвенную схему разделений операций. В AS-модели реализована трехзвенная схема разделения операций, где прикладная программа выделена как важнейшая.

2.В течение последнего  десятилетия получают все более  широкое развитие глобальные вычислительные и информационные сети — уникальный симбиоз компьютеров и коммуникаций. Идет активное включение всех стран во всемирные сетевые структуры. Мировой системой компьютерных коммуникаций ежедневно пользуются более 30 млн чел. Возрастает потребность в средствах структурирования, накопления, хранения, поиска и передачи информации. Удовлетворению этих потребностей служат информационные сети и их ресурсы. Совместное использование ресурсов сетей (библиотек программ, баз данных, вычислительных мощностей) обеспечивается технологическим комплексом и средствами доступа.