Файл: Вопрос 1 Определение алгоритма.docx

Вопрос 20 - Программные средства управления внешними устройствами. Драйвер – назначение и структура

Драйвер устройства - это программа, которая построена по определенным правилам и обеспечивают правильную работу устройств. Правила определяют специальную структуру программы драйвера устройств.

С помощью драйверов устройств операционная система управляет периферийным оборудованием компьютера.

Взаимодействие OС с драйвером При вызове операционной системой драйвера она передает ему пакет данных. Такой пакет данных называется заголовком запроса. Он содержит сведения о том, что необходимо делать драйверу и где найти необходимые данные. Например, если необходимо записать символ в последовательный порт, то нужно указать команду записи и записываемый символ (данные), т.е. OС должна передать драйверу команду и данные.

Номер	Длина	Описание
1	1 байт	длина пакета, т.е. длина в байтах конкретного заголовка запроса;
2	1 байт	номер устройства;
3	1 байт	номер команды (код);
4	2 байта	слово состояния - 16 битовое слово, каждый бит которого несет информацию об успешном или (конкретно) неуспешном окончании
5	8 байт	зарезервировано для ОС;
6	переменная длина	адреса данных - зависит от команды, находящейся в 3-ем элементе

Таким образом, заголовок запроса представляет пакет данных переменной длины. Первый элемент содержит длину заголовка запроса. Во втором - находится номер устройства и используется тогда, когда к контроллеру подключено несколько устройств. Код команды, содержащийся в третьем элементе, сообщает драйверу, какие действия необходимо предпринять. Четвертый элемент служит индикатором состояния. Шестой - является полем данных, длина его зависит от команды, которая находится в третье элементе.

---

Операционная система автоматически создает заголовок запроса, когда прикладная программа (программа пользователя) осуществляет запрос на обслуживание, требующий использование драйвера устройства.

Структура программы драйвера

Программа драйвера устройства состоит из пяти следующих частей.

• 
  Заголовок устройства.
  
• 
  Область данных и локальных процедур.
  
• 
  Процедура стратегии.
  
• 
  Процедура прерывания.
  
• 
  Обработка команд.
  

Заголовок устройства для ОС

Заголовок устройства представляет собой таблицу данных, необходимых для ОС. Во время загрузки драйвера необходимо, чтобы система идентифицировала его, знала тип устройства, которым он управляет (символьные или блоковые), есть или нет другой драйвер устройства после данного.

Процедуры Стратегия и Прерывание

Эти две процедуры объединяются для обработки каждой команды, которые передает ОС драйверу устройства. Всякий раз, когда ОС просит драйвер обработать команду, например, произвести считывание или запись, она вызывает его дважды. В первый раз она передает управление процедуре Стратегия, второй - процедуре Прерывание.

Можно считать процедуру Стратегия инструкциями, которые производят подготовку и инициализацию драйвера, а процедуру Прерывание – для обработки командного запроса из ОС.

Вопрос 21 - Понятие базы данных (БД), системы управления базами данных (СУБД), банка данных (БнД)

В БнД хранимая информация сосредоточена в едином информационном массиве – в базе данных (БД) и процесс манипулирования данными автоматизирован.

По степени распределенности БнД классифицируются на локальные системы, информация которых сосредоточена в одной или нескольких БД, и распределенные в которых информация хранится в отдельных БД, размещенных в узлах вычислительной сетки.

Простейшая структура БНД:

---

БПП

БНД={БД, СУБД, БПП}

СУБД- система управления БД.

БПП- библиотека прикладных программ.
БД – это объективная форма представления и организации совокупности данных, систематизированных таким образом, чтобы эти данные могли быть найдены и обработаны с помощью ЭВМ.

СУБД- это комплекс программ, позволяющий:

1.обеспечить пользователя языковыми средствами описания и манипулирования данными;

2.обеспечить поддержку моделей (логических);

3. обеспечить операции создания и манипулирования логич. данными

4. обеспечить защиту и целостность данных.

СУБД - совокупность программ и языковых средств для создания ведения и использования БД.

Основной частью СУБД является ядро- набор управляющих программ, предназначенных для автоматизации всех процессов, связанных с обращением к БД.

Ядро СУБД в процессе работы с БД постоянно находится в осн. памяти и организует обработку поступающих запросов, управляет очередностью их выполнения взаимодействует с приклад. программами, контролирует завершение операции доступа к БД, выдает сообщение.Важнейшей функцией ядра является организация параллельного выполнения запросов.

Другой частью СУБД является набор обрабатывающих программ, включающий трансляторы с языком описания данных, схем хранения, подсхемы, трансляторы с подъязыков и автоматных языков программирования, интерпретатор языков запроса.

БД отражающая взгляд на предметную обл-ть с точки зрения решаемых задач называется концептуальной БД (КБД).

КБД складывается под воздействием ряда концептуальных требований, определяющихся множеством задач, для решения которых проектируется БД. Концептуальные требования определяют набор объектов, описываемых в БД; набор их атрибутов, хранящихся в БД; а также связи между объектами.

КБД с ограничениями и особенностями, определяющимися применением конкретной СУБД называется логической БД (ЛБД).

Внешняя модель является одним из механизмов обеспечивающих упорядочение доступа к БД со стороны множества пользователей или прикладных программ. Отображение ЛБД на внешний носитель с учетом особенностей файловой системы и системы ввода- вывода ЭВМ называется физической БД (ФБД)

---

Вопрос 22 - Модели данных

Модель данных (МД) - средство для определения логического представления физических данных, относящихся к некоторому приложению.

Иерархическая модель данных

Иерархическая древовидная структура строится из узлов и ветвей. Узел представляет собой совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. Наибольший узел в иерархической структуре называется корнем. Зависимые узлы располагаются на более низких (корнях) уровнях дерева. Уровень, на котором находится данный узел, определяется расстоянием от корневого узла.


Каждый экземпляр корневого узла образует начало записи логической БД, т.е. иерархическая БД состоит из нескольких деревьев.

В иерархической модели данных узлы на уровне 2 называются порожденными узла на уровне1. Узел на уровне1 называется исходным для узлов на уровне2.

Иерархическая древовидная структура всегда удовлетворяет условиям:

• 
  Иерархия начинается с корневого узла.
  
• 
  Каждый узел состоит из одного или нескольких атрибутов, которые описывают объект в данном узле
  
• 
  На низких уровнях могут быть зависимые узлы. Зависимые узлы могут добавляться как в вертикальном так ив горизонтальном направлениях. Исключение – на уровне1 только один узел, который называется корневым.
  
• 
  Каждый узел, находящийся на уровне2 соединен узлом на уровне1. Каждый узел на уровне3 соединен узлом на уровне2. Т.к. между двумя узлами может существовать одно соединение, то дуги не нуждаются в метках.
  
• 
  Исходный узел может иметь в качестве зависимых один или несколько порожденных узлов. Если узел не имеет ни одного зависимого узла, то он не является исходным.
  
• 
  Доступ к каждому узлу , за исключением коневого, происходит через исходный
  

Возможно существование любого числа экземпляров узлов каждого уровня. Каждый экземпляр узла, за исключением корневого, соединен с экземпляром исходного узла, т.е. может существовать много экземпляров узла А.

Недостатки.

---

• 
  Из-за строгой иерархической упорядоченности модели значительно усложняются операции включения и удаления.
  
• 
  Особенности иерархической структуры обуславливают процедурность операции манипулирования данных. Прикладной программист должен планировать перемещения по БД-это усложняет программирование и обуславливает относительно невысокий уровень независимости данных от программ и программ от данных, т.к. в программе должна быть отражена структура БД.
  
• 
  Корневой тип узла является главным. Доступ к любому порожденному узлу возможен только через исходный.
  

Достоинства.

• 
  Наличие хорошо зарекомендованных себя СУБД.
  
• 
  Простота понимания и использования.
  
• 
  Простота оценки операционных характеристик благодаря заранее заданным взаимосвязям.
  

Сетевая модель данных (СМД).

С точки зрения теории графов СМД составляет произвольный граф. В узлах графа помещаются типы записей, а ребра интерпретируются как связи между типами записей.

Пример СМД.



В СМД любая запись может входить в любое число именованных связей, как каждая или порожденная, или как та и другая. Поэтому нет корневого узла, т.к. каждая вершина может быть определена как точка входа.

Прямоугольник служит для изображения типа записи, направляющие стрелки, соединяют два и более типов записей. Вся структура БД, как бы собирается из двух уровневых деревьев. Запись является корневой вершиной этого дерева, называется запись-владелец. Подчиненными ей вершинами - запись-член.

СМД позволяет взаимосвязь многие ко многим представить как связь один к одному или один ко многим.

Достоинства: Возможность простой реализации часто встречающихся в реальном мире взаимосвязь (N:M):

Недостатки: Сложность, прикладные программы должны достаточно знать логическую структуру БД, т.к. ему необходимо осуществлять навигацию среди различных экземпляров наборов и экземпляров записей. возможная потеря независимости данных при реорганизации.

Реляционная модель данных. (РМД)

Данные в РМД представляются в виде таблицы, которая называется

---