1373

Каждой записи ФБД сопоставлена одна ХЗ файла ISAM и несколько ХЗ файла DSAM. Хранимая запись файла ISAM начинается с экземпляра корневого сегмента записи, затем

размещаются другие экземпляры, неуместившиеся экземпляры сегментов физической записи последовательно размещаются в одной или нескольких ХЗ 05АМ.

Экземпляр корневого сегмента можно извлечь в результате последовательной обработки ФБД или по значению ключевого поля, являющегося ключом индексирования соответствующей ХЗ файла

15АМ. Экземпляры некорневых сегментов извлекаются в результате последовательного просмотра физической записи. Организация HISAM позволяет изменять значения не ключевых

полей в экземплярах сегментов. При этом расположение экземпляров сегментов в файлах БД не изменяется. Удаление экземпляра сегмента из БД организации HISAM выполняется логически. Для этого в служебной части удаляемого экземпляра хранимого сегмента устанавливается признак удаления. Физическое удаление выполняется при реорганизации файлов ФБД. Если в ФБД заносится новый экземпляр физической записи, то он размещается в файле DSAM. При этом обеспечивается доступ к экземпляру корневого сегмента. При включении нового экземпляра сегмента в существующую физическую запись СУБД определяет ХЗ, в которую он должен быть помещен, сдвигает вправо экземпляры сегментов, которые должны быть размещены после включаемого, и размещает новый экземпляр сегмента. Если в результате сдвига часть сегментов не уменьшается в ХЗ, то один или несколько сегментов образуют новую ХЗ в файле DSAM.

Организация HDAM и НГОАМ. Файлы ФБД содержат ХЗ фиксированной длины (блоки). Каждый блок файла содержит один

или несколько экземпляров сегментов. Ключ базы данных представляет собой номер блока и адрес в блоке. Ключ БД в системе ОКА вводится только для сегментов ФБД организации HDAM и НГОАМ и используется для реализации групповых отношений лученную в результате левостороннего обхода иерархической структуры физической записи . Указатели типа «порожденный — подобный» позволяют организовать каждый экземпляр физической

записи также цепным способом . Указатели обоих типов реализуются включением в служебную часть данного экземпляра сегмента КБД связанных с ним экземпляров сегментов. Введение указателей типа «подобный» для корневого сегмента обеспечивает возможность последовательного извлечения экземпляров этого сегмента. Иерархические указатели сокращают затраты внешней памяти, уменьшая количество ссылок в служебной части исходного сегмента. Указатели «порожденный— подобный» сокращают время доступа к экземплярам порожденных сегментов.

Система управления БД позволяет изменять значения не ключевых полей при организациях HDAM и и НГОАМ. При удалении экземпляра сегмента из pax корневого сегмента. К

экземплярам некорневых сегментов доступ возможен только по структуре. Процедура их извлечения всегда включает нахождение экземпляра корневого сегмента, а затем — просмотр соответствующих экземпляров связей. При организации HDAM ФБД разбивается на две области: адресуемую и область переполнения. Каждый блок адресуемой области имеет одну или несколько анкерных точек, т. е. точек, на которые выполняется адресация. При включении в ФБД нового экземпляра

ФБД на его месте формируется свободный участок. Все свободные участки одного блока объединены в цепь, сведения о которой заносятся в инвентарный блок. Файл имеет несколько

инвентарных блоков, содержащих информацию о наличии свободных участков в соответствующем блоке файла. При внесении нового экземпляра сегмента в ФБД СУБД вначале просматривает инвентарный блок, а затем цепь свободных участков в соответствующем блоке файла. К экземплярам корневого сегмента имеются следующие варианты доступа:

1) прямой доступ по значениям ключевого поля (именно в различных способах обеспечения этой возможности состоит

различие между организациями НОАМиНГОАМ); 2) последовательный доступ (благодаря указателям типа

«подобный» в экземпляра корневого сегмента программа рандомизации обрабатывает значение ключевого поля сегмента, сопоставляет ему номер блока и номер анкерной точки в блоке. Все

записи ФБД. В пределах этого участка могут размещаться экземпляры корневого и некорневых сегментов. Часть физической записи, не уместившаяся в адресуемой области, размещается в области переполнения.

Для ФБД организации НГОАМ вводится дополнительно так называемая индексная база данных. Эта БД использует

организацию HISAM и состоит из одного типа сегмента, каждый экземпляр которого содержит значение ключевого поля и КБД соответствующего экземпляра корневого сегмента ФБД организации НГОАМ. Индексная БД представляет собой плотный индекс и формируется одновременно с загрузкой в ФБД экземпляров корневого сегмента.

При доступе к экземпляру корневого сегмента, в случае организации НГОАМ, СУБД обращается к индексной БД, по значению ключевого поля находит КБД искомого экземпляра

корневого сегмента, затем по КБД обращается к ФБД. При организации HDAM доступ к экземпляру корневого сегмента ФБД выполняется с помощью хеш-функции, поэтому более экономно используется память, так как не нужна индексная БД.В остальном HDAM и НГОАМ идентичны.

Последовательная структура. Большинство существующих систем состоят прежде всего из некоторого набора программных модулей, обрабатывающих данные последовательно, в линейном

порядке.

В данном случае каждая программа работает независимо над данными, полученными от предыдущих программ, и в свою очередь

формирует выходные данные для использования в последующей программе. Управление данными в этом случае тривиально; каждая программа взаимодействует лишь с одной или двумя программами. Этот пример описывает первое из трех поколений систем автоматизации проектирования, рассматриваемых Крофтом . Данные в последовательной структуре. Хотя управление данными в этой простой структуре, как правило, не отличается сложностью, становится очевидным разделение данных на два вида.

СПРАВОЧНЫЕ ФАЙЛЫ —данные, которые описывают каждый компонент проектируемой системы. Эти файлы в зависимости от

конкретного содержания могут иметь различные имена: главный файл комплектующих элементов, файл типов микросхем, файл параметров и т. д. Их основной особенностью является то, что они редко меняются, а также то, что они используются всеми пользователями системы. Обычно они содержат информацию о наименованиях схемных элементов, заводских обозначениях, физических размерах, литерах изменений, а также упорядочивающую информацию и т. д. В этой главе данные такого вида будут называться СПРАВОЧНЫМИ ФАЙЛАМИ.

ФАЙЛЫ ПРОЕКТА— данные, описывающие проектируемую аппаратуру. К этим данным, если они организованы в виде файлов,

относятся файлы структуры оборудования, файлы логического описания, главный файл логики или просто файлы проектирования.

Вэтой главе такие данные будут называться файлами ПРОЕКТА. Данные этого типа характеризуются частыми изменениями в

процессе проектирования аппаратуры. Обычно они содержат следующую информацию: логическое описание, размещение микросхем на платах, таблицы соединений, тестовые наборы, диагностические программы для оборудования и т. д. В целом файлы проекта описывают аппаратуру в терминах элементов справочных файлов.

В большей части систем автоматизации проектирования первого поколения справочные файлы либо формируются динамически, либо, что более типично, хранятся на магнитной ленте или даже частично или полностью кодируются в теле программ. Файлы проекта могут быть представлены простой колодой перфокарт.

Параллельная структура. Во втором поколении систем автоматизации проектирования стало обычным совместное использование данных различными программными модулями. Это было вызвано рядом причин и привело к появлению общей базы данных. Появились программы логического моделирования, и для обеспечения совместимости между программами анализа и топологического проектирования важное значение приобрела автоматическая взаимосвязь между ними. Возросла также сложность систем автоматизации проектирования, и общая база данных содействовала появлению сходства между программными

технологи, позволяющие использовать возможности других приложений, например, текстовых процессоров, пакетов построения графиков и т.п., и встроенные версии языков высокого уровня (чаще - диалекты SQL и/или VBA) и средства визуального программирования интерфейсов разрабатываемых приложений. Поэтому уже не имеет существенного значения на каком языке и на основе какого пакета написано конкретное приложение, и какой формат данных в нем используется. Более того, стандартом «де-4)акто» стала «быстрая разработка приложений» или RAD (от английского Rapid Application Development), основанная на широко декларируемом в литературе «открытом подходе», то есть необходимость и возможность использования различных прикладных программ и технологий для разработки более гибких и мощных систем обработки данных. Поэтому в одном ряду с «классическими» СУБД все чаще упоминаются языки программирования Visual Basic 4.0 и Visual C++, которые позволяют быстро создавать необходимые компоненты приложений, критичные по скорости работы, которые трудно, а иногда невозможно разработать средствами «классических» СУБД. Современный подход к управлению базами данных подразумевает также широкое использование технологии «клиент-сервер».

Таким образом, на сегодняшний день разработчик не связан рамками какого-либо конкретного пакета, а в зависимости от поставленной задачи может использовать самые разные приложения. Поэтому, более важным представляется общее направление развития СУБД и других средств разработки приложений в настоящее время.

Краткая характеристика программного обеспечения, используемого при создании СУБД

Рассмотрим более подробно программные продукты компании

Microsoft, а именно Visual FoxPro 3.0, Visual Basic 4.0, Visual C++, Access 7.0, SQL Server 6.5. Наиболее интересной чертой этих пакетов являются их большие возможности интеграции, совместной работы и использования данных, так как данные пакеты являются продуктами одного производителя, а также используют сходные технологии обмена данными.

Visual FoxPro отличается высокой скоростью, имеет встроенный объектно-ориентированный язык программирования с использованием

xBase и SQL, диалекты которых встроены во многие СУБД. Имеет высокий уровень объектной модели. При использовании в вычислительных сетях обеспечивает как монопольный, так и раздельный доступ пользователей к данным. Применяется для приложений масштаба предприятия для работы на различных платформах: Windows З.х,

Windows 95, Macintosh... Минимальные ресурсы ПК: для Visual FoxPro

версии 3.0 - процессор 468DX, Windows 3.1, 95, NT, объем оперативной памяти 8 (12) Мб, занимаемый объем на ЖМД 15-80 Мб, а для Visual FoxPro версии 5.0 (выпущена в 1997 году) - Windows 95 или NT, 486 с

тактовой частотой 50 МГц, 10 Мб ОЗУ, от 15 до 240 Мб на ЖМД.

Access входит в состав самого популярного пакета Microsoft Office. Основные преимущества: знаком многим конечным пользователям и обладает высокой устойчивостью данных, прост в освоении, может использоваться непрофессиональным программистом, позволяет готовить отчеты из баз данных различных форматов. Предназначен для создания отчетов произвольной формы на основании различных данных и разработки некоммерческих приложений. Минимальные ресурсы ПК: процессор 468DX, Windows 3.1, 95, NT, объем оперативной памяти 12 (16) Мб, занимаемый объем на ЖМД 10-40 Мб.

Visual Basic - это универсальный объектно-ориентированный язык программирования, диалекты которого встроены в Access, Visual FoxPro. Преимущества: универсальность, возможность создания компонентов OLE, невысокие требования к аппаратным ресурсам ЭВМ. Применяется для создания приложений средней мощности, не связанных с большой интенсивностью обработки данных, разработки компонентов OLE, интеграция компонентов Microsoft Office. Минимальные ресурсы ПК: процессор 368DX, Windows 3.1, 95, NT, объем оперативной памяти б (16) Мб, занимаемый объем на ЖМД 8-36 Мб.

Visual C++ - наиболее мощный объектно-ориентированный язык программирования, обладает неограниченной функциональностью. Предназначен для создания компонентов приложений для выполнения операций, критичных по скорости.

SQL Server - сервер баз данных, реализует подход «клиент-сервер» и взаимодействует с указанными пакетами. Главные достоинства: высокая степень защиты данных, мощные средства для обработки данных, высокая производительность. Область применения: хранение больших

объемов данных, хранение высокоценных данных или данных, требующих соблюдения режима секретности. Минимальные ресурсы ПК: процессор 468ЭХ-ЗЗМГц, Windows NT, объем оперативной памяти 16 (32) Мб, занимаемый объем на ЖМД 80 Мб.

Указанные программные продукты имеют возможности визуального проектирования интерфейса пользователя, то есть разработчик из готовых фрагментов создает элементы интерфейса, программирует только их изменения в ответ на какие-либо события.

Принципы организации данных, лежащие в основе современных СУБД

Современные СУБД являются объектно-ориентированными и реляционными. Основной единицей является объект, имеющий свойства, и связи между объектами. СУБД используют несколько моделей данных: иерархическую и сетевую (с б0-х годов) и реляционную (с 70-х). Основное различие данных моделей в представлении взаимосвязей между объектами.

Иерархическая модель данных строится по принципу иерархии объектов, то есть один тип объекта является главным, все нижележащие - подчиненными. Устанавливается связь «один ко многим», то есть для некоторого главного типа существует несколько подчиненных типов объектов. Иначе, главный тип именуется исходным типом, а подчиненные - порожденными. У подчиненных типов могут быть в свою очередь подчиненные типы. Наивысший в иерархии узел (совокупность атрибутов) называют корневым.

Сетевая модель данных строится по принципу «главный и подчиненный тип одновременно», то есть любой тип данных одновременно может одновременно порождать несколько подчиненных типов (быть владельцем набора) и быть подчиненным для нескольких главных (быть членом набора).

Реляционная модель данных объекты и связи между ними представляются в виде таблиц, при этом связи тоже рассматриваются как объекты. Все строки, составляющие таблицу в реляционной базе данных должны иметь первичный ключ. Все современные средства СУБД поддерживают реляционную модель данных.

Объект (Сущность) - элемент какой-либо системы, информация о котором сохраняется. Объект может быть как реальным (например,

человек), гак и абстрактным (например, событие - поступление человека в стационар).

Атрибут - информационное отображение свойств объекта. Каждый объект характеризуется набором атрибутов.

Таблица - упорядоченная структура, состоящая из конечного набора однотипных записей.

Первичный ключ — атрибут (или группа атрибутов), позволяющий однозначным образом определить каждую строку в таблице.

Напротив, альтернативный ключ - атрибут (или группа атрибутов), не совпадающая с позволяющий первичным ключом и однозначным образом определяющий каждую строку в таблице.

Современные технологии, используемые в работе с данными

Технология «Клиент-сервер» - технология, разделяющая приложениеСУБД на две части: клиентскую (интерактивный графический интерфейс, расположенный на компьютере пользователя) и сервер, собственно осуществляющий управление данными, разделение информации, администрирование и безопасность, находящийся на выделенном компьютере. Взаимодействие «клиент-сервер» осуществляется следующим образом: клиентская часть приложения формирует запрос к серверу баз данных, на котором выполняются все команды, а результат исполнения запроса отправляется клиенту для просмотра и использования. Данная технология применяется, когда размеры баз данных велики, когда велики размеры вычислительной сети, и производительность при обработке данных, хранящихся не на компьютере пользователя (в крупном учреждении обычно имеет место именно такая ситуация). Если технология «клиент-сервер» на применяется, то для обработки даже нескольких записей весь файл копируется на компьютер пользователя, а только затем обрабатывается. При этом резко возрастает загрузка сети, и снижается производительность труда многих сотрудников.

Microsoft Access, Microsoft Visual FoxPro, Microsoft Visual Basic

обеспечивают средства для создания клиентских частей в приложениях «клиент-сервер», которые сочетают в себе средства просмотра, гра4)ический интерфейс и средства построения запросов, a Microsoft SQL Server является на сегодняшний день одним из самых мощных серверов.

OLE 2.0 (Object Linking and Embedding - связывание и внедрение объек-

тов) - стандарт, описывающий правила интеграции прикладных программ. Применяется для использования возможностей других приложений. OLE 2.0 используется для определения и совместного использования объектов несколькими приложениями, которые поддерживают данную технологию. Например, использование в среде Access таблиц Excel и его мощных средств построения диаграмм или использование данных, подготовленных Access, в отчетах составленных в редакторе текстов Word (связывание или включение объекта).

OLE Automation (Автоматизация OLE) - компонент OLE,

позволяющий программным путем устанавливать свойства и задавать команды для объектов другого приложения. Позволяет без необходимости выхода или перехода в другое окно использовать возможности нужного приложения. Приложение, позволяющее другим прикладным программам использовать свои объекты называется OLE сервером. Приложение, которое может управлять объектами OLE серверов называется OLE контроллер или OLE клиент. Из рассмотренных программных средств в качестве OLE серверов могут выступать

Microsoft Access, а также Microsoft Excel, Word и Graph... Microsoft Visual FoxPro 3.0 и 5,0 может выступать только в виде OLE клиента.

RAD (Rapid Application Development — Быстрая разработка приложений) - подход к разработке приложений, предусматривающий широкое использование готовых компонентов и/или приложений и пакетов (в том числе от разных производителей).

ODBC (Open Database Connectivity — открытый доступ к базам данных) - технология, позволяющая использовать базы данных, созданные другим приложением при помощи SQL.

SQL (Structured Query Language - язык структурированных запросов)

-универсальный язык, предназначенный для создания и выполнения запросов, обработки данных как в собственной базе данных приложения, так и с базами данных, созданных другими приложениями, поддерживающими SQL. Также SQL применяется для управления реляционными базами данных.

VBA (Visual Basic for Applications - Visual Basic для Приложений) -

разновидность (диалект) объектно-ориентированного языка

программирования Visual Basic, встраиваемая в программные пакеты.

9. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Основной задачей информационного обеспечения является обеспечение человека и системы "Человек - машина" точной и своевременной информацией в качестве, необходимом для эффективного управления.

В процессе управления часто возникают случайные ситуации, которые требуют быстрого и точного решения. Поэтому возникает необходимость в своевременном получении исчерпывающей информации. Еѐ нужно выявить, измерить, зарегистрировать, передать для принятия решения и довести до исполнителя или исполнительного механизма. Кроме того информацию нужно хранить, осуществлять поиск и выдачу по требованию.

Состав и содержание информационного обеспечения определяется в зависимости от организационно-экономической модели управления, то есть в зависимости от принятой системы управления и еѐ особенностей (структуры управления, уровней и функций управления, и пр.).

Создание информационного обеспечения (ИО) связывается с необходимостью решения ряда задач, методических и организационных, которые включают:

–Обоснование системы планирования, состава уровней и функций управления.

–Определение состава и содержания информации, необходимой для управления (расчет количества информации, количества документов).

–Определение сроков и периодичности получения информации по задачам.

–Выбор состава нормативов.

–Обоснование выбора системы кодирования и шифровки.

–Выбор состава технических средств.

–Обоснование выбора носителей информации.

–Выбор методов обработки информации и составление алгоритма. Составление технологии.

–Организация хранения, поиска и выдачи информации (картотеки, интеллектуальные базы данных, системы поиска и доставки

информации и пр.).

–Обеспечение надежности и юридического доверия.

–Установление маршрутов движения информации по уровням и функциям управления.

–Распределение реквизитов по массивам, организация массивов информации и пр.

Короче говоря – вопросы информационного обеспечения тесно связаны и порой переплетаются с организационно-экономическими вопросами, вопросами математического и технического обеспечения. Раздельно их решать нельзя.

В настоящее время для расчетов по инженерным и экономическим задачам используют различные данные.

Основные принципы информационного обеспечения АСУТП

Создание информационного обеспечения (ИО) АСУТП должно производиться на основе системного подхода, который выделяет следующие разделы:

–Организационная и инженерная модели АСУТП, охватывающие методы управления, постановку задач, выбор и обоснование критериев разработку принципиальных алгоритмов и т.п. Здесь решаются вопросы анализа существующих методов управления, структуры управления, функциональных связей, структура и состав информационных потоков и пр. и выбор систем управления и форм управления - всѐ то, что должно быть в АСУТП в целом.

–Общее информационное обеспечение – это, прежде всего создание информационной базы: классификаторов, нормативов, систем кодирования, установление терминологии, сбор и систематизация всех исходных данных. Сюда же относится формирование справочных данных, информационных и интеллектуальных баз данных (хранение информации, выдача данных, их передача и т.д.).

–Математическое обеспечение АСУТП, связанно с разработкой машинных алгоритмов, выбором математических методов решения задач, программированием и отладкой программ. Сюда относятся также рабочие, стандартные и обслуживающие программы,

трансляторы и символические языки.

– Техническое обеспечение АСУТП, охватывает состав всех

технических средств (комплекта ЭВМ, автоматические рабочие мета и других средств передачи и дистанционного контроля и т.д.)

–Методическое обеспечение АСУТП, куда относят инструкции и положения, и другую методическую информацию для обслуживающего персонала в работе с АСУТП, короче говоря,

документы, отвечающие на вопрос: кто за что отвечает, что делает и как делает.

Все эти разделы взаимосвязаны и порой бывает трудно отделить один от других.

Информационно-математическое обеспечение АСУТП

После разработки инженерно-организационного модели управления, рассмотрели структуру информационно-математического обеспечения АСУТП, которая охватывает:

–разработку математической модели, т.е. представление принципиальных алгоритмов решения задач в виде математического описания и выбор математических методов решения;

–часть общего информационного обеспечения, связанная с выбором носителей информации, системы кодирования. программное обеспечение ЭВМ, при этом программное обеспечение ЭВМ может быть представлена в следующем виде.

Рис. 9.1. Структура информационноматематического обеспечения АСУТП

Таким образом, программное обеспечение ЭВМ - это комплекс машинных программ и программных средств для решения следующих вопросов:

–Управление работой ЭВМ и программами автоматического решения задач и программирования.