Файл: СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДАННЫХ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ (Данные и модели данных).pdf

Для включения в односвязный список новой записи из списка свободных ячеек берется первая ячейка, в ее информационное поле заносится новая запись, а в поле указателя заносится адрес хранения логически следующей записи. Адрес ячейки с новой записью становится указателем логически предшествующей записи. Для размещения новых записей используются любые свободные ячейки, поэтому список может расти неограниченно в пределах всего пространства памяти.

После замены указателей устанавливается порядок следования ячеек памяти 01, 05, 03, 15, 10, обеспечивающий требуемую логическую последовательность записей: А, В, С, D, F Односвязный список может быть организован в виде замкнутого кольца. При этом указателем последней записи будет адрес первой записи. Такой список еще называют циклическим. Просмотр циклического списка можно начинать с любой ячейки. Условием окончания просмотра может быть либо совпадение числа просмотренных записей с общим числом записей в списке, либо совпадение указателя с адресом первой прочитанной ячейки.

Элементарные данные (числа, символы, логические данные, указатели) имеют определенное машинное представление и занимают вполне определенные единицы памяти ЭВМ. Это позволяет рассчитывать объем памяти, необходимый для размещения информационных массивов. Числовые данные присутствуют во всех языках программирования. К ним относятся целые, вещественные и комплексные числа. Для представления чисел наиболее часто используется позиционная система счисления с каким-либо основанием. В ЭВМ наиболее употребительными являются системы счисления с двоичным, восьмеричным и шестнадцатеричным основанием. При любом основании числа в ЭВМ представляются в виде двоичных кодов (двоичных слов) фиксированной длины. Разряды двоичного числа (0, 1) называются битами. Двоичные слова в современных ЭВМ обычно разбиваются на фиксированные части по 8 бит, называемые байтами. В ЭВМ приняты две формы представления чисел: с фиксированной точкой (запятой) и с плавающей точкой (запятой).

Эти формы называют также соответственно естественной и полулогарифмической. Положение точки фиксируется: для целых чисел – после младшего разряда, для дробных чисел – перед старшим цифровым разрядом. Для представления знака числа выделяется знаковый разряд (обычно крайний слева). Плюс в этом разряде кодируется нулем, а минус – единицей. Для выполнения арифметических операций над числами обеих полярностей в ЭВМ используются прямой, обратный и дополнительный коды. В современных ЭВМ преимущественно используется дополнительный код. Знак 44 числа в дополнительном коде кодируется двумя крайними слева битами. Плюс кодируется как 00, минус – как 11. Примеры представления целых и дробных двоичных чисел с фиксированной точкой при использовании дополнительного кода приведены на рис. 4.1, а, б соответственно. При обработке чисел с фиксированной точкой диапазон их представления жестко определяется разрядной сеткой машины. Для целых чисел: 1} x } 2n. Для дробных чисел: 2-(n+1) } x } 2-1. При выходе чисел за пределы указанных диапазонов возникает необходимость дополнительного их масштабирования (см. приложение 1).

В СОД широкого назначения обычно используется обработка чисел с плавающей точкой, не требующая масштабирования. Представление числа с плавающей точкой в общем случае имеет вид x = sp q, где sp – характеристика числа х; p – порядок; s – основание характеристики; q – мантисса числа х. Мантисса (дробь со знаком) и порядок (целое число со знаком) представляются в системе счисления с основанием, равным s в соответствующей двоично-кодированной форме. Знак числа совпадает со знаком мантиссы. Порядок p, который может быть положительным или отрицательным целым числом, – определяет положение точки в числе х. Пример представления двоичных чисел с плавающей точкой при использовании дополнительного кода приведен в таблице 2 (см. приложение 2)

При фиксированном числе разрядов мантиссы любая величина представляется с наибольшей возможной точностью нормализованным числом. Число x = sp называется нормализованным, если мантисса q удовлетворяет условию 1 ! V q V 1 ~s, Т.е. старший разряд нормализованной мантиссы в s-ричной системе всегда отличен от нуля. В процессе вычислений могут получаться ненормализованные числа. В этом случае ЭВМ, если это предписано программой, автоматически их нормализует. При обработке чисел с плавающей точкой диапазон их представления зависит от основания системы счисления и числа разрядов, выделенных для представления порядка. Точность вычислений определяется числом разрядов мантиссы. Для хранения целых чисел в десятичной форме каждая десятичная цифра кодируется четырехразрядным двоичным числом. На один байт приходится по две десятичные цифры. Такая форма представления называется упакованной десятичной формой. Под знак числа отводится крайний левый полубайт. Форма представления чисел может быть различной для разных типов ЭВМ.

К символьным данным относятся буквы латинского и кириллического алфавита, знаки препинания, десятичные цифры, знаки операций, специальные, управляющие и другие символы. Различные типы ЭВМ работают с различными наборами символов и используют различные символьные коды. Наибольшее распространение получило представление символьной информации с помощью байтов. Один байт позволяет кодировать 256 различных символов. В программах символьной обработки как тип данных чаще используется не отдельный символ, а строка символов, образуемая из отдельных байт-символов с помощью операции конкатенации (сцепления). Над строками возможны определенные операции: конкатенации, отыскания и замены подстроки, проверки тождественности строк и определения длины строки. Символы, образующие строку, запоминаются в последовательно расположенных байтах памяти. Размер строки может быть фиксированным и переменным. Память для представления строки переменной длины выделяется исходя из максимального размера строки, объявленного в программе. Логические данные принимают только два значения: «истинно» и «ложно». Представление логических данных различно для разных языков программирования. Над логическими данными выполняются операции булевой алгебры. В машинной памяти логические данные также представляются поразному, в зависимости от типа транслятора и типа ЭВМ. Для хранения одного логического данного достаточно отвести один бит, значение которого равно 1, если «истинно», и равно 0, если «ложно». Однако в большинстве ЭВМ структуризация памяти обычно не предусматривает доступа к одному биту. В этом случае для одного логического данного используется один байт или машинное слово – как элементарная машинная единица информации. Указатель (связка, ссылка) – это элемент данных фиксированного размера. Он используется для реализации связанного представления данных в машинной памяти.

Указатель может быть абсолютным или относительным адресом данного. Относительный указатель содержит значение смещения в области памяти относительно некоторого базового адреса в этой области памяти. Поскольку указатель выступает в качестве адреса данного, то он и хранится в памяти ЭВМ как адрес в виде машинного слова или полуслова. Линейные структуры данных и их хранение Массив. Массив – это линейная структура данных фиксированного размера, реализуемая с использованием последовательного представления данных. Не следует путать два различных понятия: массива как типа структуры данных и информационного массива как совокупности данных, обрабатываемых в СОД. Каждый элемент массива идентифицируется одним или несколькими индексами. Индекс − это целое число, значение которого определяет позицию соответствующего элемента в массиве и используется для осуществления доступа к этому элементу. Отдельные элементы массива могут изменяться, но общее число элементов массива всегда остается неизменным, т.е. для массивов нет операций удаления и добавления. Различают одномерные и многомерные массивы. Одномерный массив называется вектором. Вектор А = {a1, a2, . . . , an} − это последовательность элементов (записей), размещенных в смежных ячейках памяти. Единственный индекс обозначает номер позиции элемента в последовательности. Адрес L0 первого байта, выделенного для первого элемента вектора, называется адресом базы вектора. Вектор в целом определяется адресом базы, размером элементов и их числом или размером элементов и диапазоном изменения индекса.

2.2 Последовательное и связанное представление данных

По способу представления данных в памяти СОД различают структуры хранения с последовательным и связанным представлением данных. При последовательном представлении данные в памяти размещаются в соседних последовательно расположенных ячейках. При этом физический порядок следования записей полностью соответствует логическому порядку. Совокупность записей, размещенных в последовательно расположенных ячейках памяти, называется последовательным списком. Для хранения информационного массива в виде последовательного списка в памяти выделяется блок свободных ячеек под максимальный размер массива. Так, массив записей, имеющий логический порядок Запись В Запись А Запись F Запись C . . . . . . . . Запись N разместится в памяти ЭВМ. При появлении новых записей они будут размещаться в конце блока на свободном участке памяти. Если число новых записей окажется больше чем 37 свободный объем памяти под их размещение, то разместить их не удастся, если меньше – память окажется недоиспользованной. В процессе ведения информационного массива записи добавляются и удаляются. Новые записи пристраиваются в конец списка, удаленные записи образуют свободные участки памяти.

Заключение

Подводя итоги данной курсовой работы, можно сделать следующий вывод: исходные информационные системы на базе баз данных имели строго централизованную архитектуру. Данные были сконцентрированы физически и логически на одном компьютере. Централизованная организация базы данных облегчает обеспечение ее безопасности, целостности и согласованности данных. Однако рост базы данных и количества пользователей, получающих к ней доступ, территориальное развитие организации (и связанная с этим необходимость распределенной обработки данных) приводят к ряду проблем, присущих централизованной архитектуре - большой объем обмена данными (высокий трафик); - снижение надежности обмена данными; - снижение общей производительности; - увеличение затрат на разработку базы данных. Возможным решением этих проблем является организация децентрализованного хранения данных. Децентрализация обеспечивает: - параллельную обработку данных и балансировку нагрузки; - повышение эффективности обработки данных при выполнении удаленных запросов; - снижение затрат на обработку данных; - упрощение процедуры управления ИС. Целью распределенной обработки данных является выполнение обработки наиболее подходящим процессором. Распределение не подразумевает параллелизма, но можно "распараллелить" распределенную обработку.

Распределенная, или общая, или общая программа: запуск программы на двух или более компьютерах, подключенных к сети. Пользователь не заботится о расположении различных ресурсов, необходимых для успешного выполнения программы, которую он выполняет со своего рабочего места; таким образом, распределенная база данных представляет собой набор отношений, хранящихся в разных узлах компьютерной сети и логически связанных таким образом, чтобы сформировать единый набор данных. Распределенная система: система, которая работает на нескольких компьютерах и предоставляет пользователю логически единый доступ ко всем файлам в сети. Организация распределенной базы данных имеет множество преимуществ: сокращение времени отклика, повышение надежности данных, снижение аппаратных затрат за счет сокращения объемов данных, хранящихся на одном сервере. Эффективность такой информационной системы зависит от интенсивности движения: чем она ниже, тем быстрее окупаются вложенные в ее строительство средства.

Ключом к успешному внедрению этих систем является правильная организация распространения и хранения информации. Идеальным способом снижения трафика в каналах связи является использование технологии" клиент-сервер", которая получила широкое распространение в последние годы. Использование технологии "клиент-сервер" позволило создать надежные (с точки зрения целостности данных) многопользовательские информационные системы с централизованной базой данных, независимой от аппаратной (а зачастую и программной) части сервера баз данных и поддерживающей графический интерфейс пользователя на клиентских станциях, соединенных локальной сетью. Кроме того, значительно сократились затраты на разработку приложений. Поэтому неудивительно, что данная технология приобрела большую популярность среди разработчиков прикладного программного обеспечения, а приложения на ее основе широко распространены на рынке информационных систем. Несмотря на объективные трудности и предубеждения пользователей, ситуация меняется - все большее число девелоперских фирм пытаются, несмотря на трудности, перейти на использование этой передовой технологии.

Существуют инструменты и технологии для создания информационных систем, включая трехуровневую модель.

Список используемой литературы

1. Автоматизированные информационные технологии в экономике: Учебник. / Под ред. проф. Г.А. Титоренко. – М.: Компьютер, ЮНИТИ, 2010. – 400 с. 

2. Веснин В.Р. В 38 Менеджмент в вопросах и ответах: Учебн. пособие. – М.:ТК Велби , Изд-во Проспект, 2007. – 176 с.

3. Вершигора Е.Е. Менеджмент: Уч. пособие – 2-е изд., перер. и доп. – М.: ИНФРА –М,2008–283с. 

4. Грабауров В.А. Информационные технологии для менеджеров. – М.: Финансы и статистика, 2009. – 368 с.

5. Гайдамакин Н.А. Автоматизированные информационные системы, базы и банки данных. Вводный курс. [Текст]/Н.А. Гайдамакин - М: Гелиос АРВ, 2007 г. - 368 с. 

6. Избачков Ю. С. Информационные технологии. Учебное пособие. [Текст]/Ю.С. Избачков, В.Н. Петров – Спб: Питер, 2007г. – 656 с. 

7. Информационные технологии управления: Учеб. пособие / Под ред. Г.А. Титоренко. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2009. – 280 с.

8. Тиори Т., Фрай Дж. Проектирование структур баз данных / Пер. с англ. М.: Мир, 1985. 320с.

9. Майоров С.А., Новиков Г.И. Принципы организации цифровых машин. – Л.: Машиностроение (Ленингр. отд-е), 1974. – 432 с.

10. Кузнецов О.П., Адельсон-Вельский Г.М. Дискретная математика для инженера. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 480 с.

11. Сигорский В.П. Математический аппарат инженера. Изд-во «Техника», 1975. 768с.

12. Информатика: Рекомендовано Министерством образования РФ в качестве учебника для студентов экономических специальностей ВУЗов / Н. В. Макарова, Л. А. Матвеев, В. Л. Бройдо и другие; Под редакцией В. Н. Макаровой – 3-е изд.; перераб. – М.: Финансы и статистика, 2005. – 768 с.

13. Леонтьев В.П. «ПК: универсальный справочник пользователя». М 2014.239с.

14. Варфоломеев В.И., «Программные средства офисного назначения. Практикум», М., МГУК, 2011.196с.

15. Информатика. Базовый курс / Под ред. С.В. Симоновича, СПб., 2000.

16. Компьютерные технологии обработки информации./Под. ред. С.В. Назарова. – М.: Финансы и статистика, 2008. 258с.

Приложение

Приложение 1

Примеры предоставления целых (а) и дробных (б) двоичных чисел с фиксированной точкой, а, б.

Знак числа

2ⁿ 2^n-1.......................................................................................2^I2⁰

^a