Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы научных исследований в электроэнергетике. Учебное пособие
.pdf
с ними программ конкурентов. Однако, поскольку PowerPoint имеет возможность подключения элементов других приложений через OLE, некоторые презентации становятся сильно привязанными к платформе Windows,
что делает невозможным открытие данных файлов, например, в версии для
Mac OS.
Apache OpenOffice.org Impress – программа подготовки презентаций,
которая входит в состав пакета OpenOffice.org, способна создавать PDFфайлы из презентаций, а кроме того, экспортировать их в формат adobe
flash (SWF), что даёт возможность просматривать их на любом компьютере с инсталлированным flash-проигрывателем. Может показывать, редактировать и сохранять файлы в нескольких форматах, включая формат ppt,
который используется в Microsoft PowerPoint. В сборке OpenOffice.org
Community Build не очень много встроенных шаблонов, зато многочисленные шаблоны, сделанные пользователями, доступны в Internet. Пользователи OpenOffice.org Impress могут установить программу Open Clip Art
Library, которая содержит большую галерею изображений для использования в презентациях.
Аудиоредактор или волновой редактор – программа для
редактирования звуковой информации в цифровом представлении
(цифровой звукозаписи). Аудиоредактор является основным программным
компонентом цифровой звуковой рабочей станции. Аудиоредакторы используются для записи музыкальных композиций, подготовки фонограмм
для радио-, теле- и Internet-вещания, озвучивания фильмов и компьютерных игр, реставрации старых фонограмм (предварительно оцифрованных),
акустического анализа речи. Аудиоредакторы профессионально используются звукорежиссерами.
Функции аудиоредакторов могут отличаться в зависимости от их назначения. Самые простые из них, зачастую свободно распространяемые,
имеют ограниченные возможности по редактированию звука и минимальное количество поддерживаемых аудиоформатов. Профессиональные пакеты могут включать многодорожечную запись, поддержку профессиональных звуковых плат, синхронизацию с видео, расширенный набор кодеков, огромное количество эффектов как внутренних, так и подключаемых – плагинов.
Adobe Soundbooth – аудиоредактор, разработанный компанией Adobe
Systems. Существуют версии для операционных систем Mac OS X,
Windows XP, Windows Vista и Windows 7. Разработка и продажи прекращены 24 апреля 2011. Пользователям Soundbooth предложено перейти на
Adobe Audition.
Adobe Audition – аудиоредактор, производства фирмы Adobe, поддерживает практически все звуковые форматы файлов, входит в пакет
Adobe Creative Suite.
191
Audacity – свободный многоплатформенный аудиоредактор звуковых файлов, ориентированный на работу с несколькими дорожками. Программа была выпущена и распространяется на условиях GNU. Работает
под управлением операционных систем: Microsoft Windows, Linux, Mac OS
X и других.
Ableton Live – программное обеспечение для диджеев и музыкантов.
Программа хорошо подходит как для студийной работы (режим
«Arrangement»), так и работы в реальном времени, то есть DJ-инг (режим
«Session»). В режиме «Arrangement» создание композиции происходит путём создания миди- и аудиоклипов при постепенном продвижении по временной шкале вперёд (аналогично Steinberg Cubase, Logic Studio, Cakewalk
Sonar). Режим «Session» позволяет не просто сводить два трека, а создать
целую композицию с нуля в режиме реального времени. Ableton Live поддерживает технологии ASIO, Core Audio, VST, Audio Units и Rewire, а также имеет несколько собственных инструментов и необходимый набор
аудиоэффектов.
Видеоредактор – компьютерная программа, включающая в себя набор инструментов, которые позволяют осуществлять нелинейный монтаж
видео- и звуковых файлов. Большинство видеоредакторов позволяют создавать и накладывать титры, осуществлять цветовую и тональную коррекцию изображения, микшировать звук и создавать спецэффекты. Программы профессионального назначения позволяют синхронизировать звук с
изображением по временному коду.
Avidemux – свободное кроссплатформенное приложение с открытыми исходными кодами, предоставляющее возможности для быстрого и несложного редактирования видеофайлов: удаления ненужных частей, наложения всевозможных фильтров и последующего кодирования. Поддерживается работа с различными типами видео, среди которых AVI, MPEG,
OGM и другие. Существуют версии под Microsoft Windows, Mac OS X,
Linux.
Windows Movie Maker – программа для создания/редактирования видео. Включается в состав клиентских версий Microsoft Windows, начиная с
Windows ME и заканчивая Windows Server 2008. Обновлённая версия программы включена в Windows XP, Windows XP Media Center Edition и
Windows Vista. После выпуска Vista работа над программой была прекращена. В качестве замены для неё предлагается киностудия Windows, входящая в состав бесплатного загружаемого программного пакета основных
компонентов Windows Live с сайта Microsoft.
Киностудия Windows (Windows Live Movie Maker) – программа для
создания и редактирования видео, входящая в состав пакета основных
компонентов Windows, заменяет Windows Movie Maker, последняя версия
которого входила в состав Windows Vista. Киностудия Windows несовместима с версиями ОС Microsoft Windows, вышедшими раньше Windows
192
Vista, она представляет собой серьёзно переработанную версию Windows
Movie Maker, сфокусированную на нуждах среднестатистического пользователя. Интерфейс был изменён для облегчения процесса создания видеороликов. Также был переработан ленточный интерфейс. Киностудия
Windows позволяет выкладывать видео на YouTube, как в обычном, так и в
HD-качестве.
4.5.3. Базы данных
Результаты научных исследований могут быть представлены в виде
баз данных. Базы данных регистрируются в Роспатенте. Подготовка документов на регистрацию базы данных аналогична подготовке документов на
регистрацию программы для ЭВМ.
Уровни представления и классификация баз данных. База данных
– один или несколько специальным образом организованных файлов, хранящих систематизированную информацию, для доступа к которой используется программное средство – система управления базами данных
(СУБД). База данных представляет собой хранилище связанных между собой данных, не зависящих от программ, которые к ним обращаются. Например, в базе данных предприятия хранятся технологические, производственные, эксплуатационные, экономические и другие характеристики изделий предприятия и их аналогов, выпускаемых конкурирующими фирмами. Такой базой данных могут пользоваться специалисты из отдела маркетинга (для прогноза конкурентоспособности изделий на рынке), плановики
(для определения необходимых объемов выпуска продукции), конструкторы (для анализа конструктивных особенностей изделий конкурентов) и т.д.
База данных должна быть достаточно полной, правильно организованной,
актуальной и удобной для использования. Содержащиеся в ней данные не
должны противоречить друг другу.
Редактирование, пополнение и исключение данных, их поиск и сортировка осуществляются под управлением СУБД. Базы данных могут быть
персональными и коллективного пользования. Сопровождение крупных
баз данных коллективного пользования осуществляет администратор базы
данных.
Уровни представления данных и классификация баз данных. Существует три уровня представления данных:
- уровень пользователя (предметная область);
- логический;
- физический.
Каждый объект предметной области характеризуется своими атрибутами, а каждый атрибут имеет имя и значение, например, осциллограф,
имена его атрибутов: частота повторения, чувствительность, полоса пропускания; значения атрибутов – соответствующие значения параметров.
193
Логический (концептуальный) уровень – абстрактное представление
(абстрактный уровень) данных, независимое от представления в электронной вычислительной машине (ЭВМ). Вся совокупность информации, описывающей один объект предметной области на логическом уровне, называется записью. Запись полностью характеризует объект и все его атрибуты. Совокупность записей об одной и той же категории объектов образует
файл. Запись состоит из полей, каждое поле соответствует одному из атрибутов. Содержание поля описывает имя и значение соответствующего атрибута. Совокупность файлов на логическом уровне называют библиотекой, соответствующей конкретной рассматриваемой предметной области.
Физический уровень – практическая реализация базы данных на том
или ином носителе в компьютере, сюда входят и программные средства
управления этими носителями. На физическом уровне каждой записи соответствует одна ячейка – область памяти на том или ином носителе, размер которой должен быть достаточен для хранения записи. Каждому полю,
описывающему атрибут объекта, соответствует элемент на конкретном носителе; элемент может быть разделен на сегменты. Совокупность ячеек
образует список, соответствующий одному файлу на логическом уровне.
Если номера ячеек возрастают, то файл называют ранжированным. Бывают
пустые ячейки, тогда список называют неплотным.
Базы данных классифицируются по следующим признакам.
1. По типу используемой модели данных:
- иерархические, представляющие совокупности, состоящие из отдельных «деревьев», в которых все связи направлены от одного сегмента,
называемого исходным, к нескольким порожденным, то есть реализуются
связи типа «один ко многим» (сегмент – одно или несколько полей, являющихся основной единицей обмена между прикладной программой и
языком описания данных), при реализации иерархической модели каждое
дерево описывается в виде отдельного файла данных;
- сетевые, они является более общей структурой по сравнению с иерархической моделью, каждый отдельный сегмент (ячейка) может иметь
произвольное число непосредственных исходных (старших) сегментов, а
также и произвольное число порожденных (младших), это обеспечивает
представление отношения «многие к многим», сетевые структуры могут
быть описаны с помощью раскрашенных файлов
- реляционные, в основе которых лежит теоретико-множественное
отношение (реляция), представляемое в виде таблицы.
2. По топологии хранения данных:
- локальные;
- распределенные.
Распределенная база данных – база данных, в которой данные рас-
пределены между несколькими узлами информационной сети.
3. По назначению содержащейся информации:
194
- деловой информации;
- информации для специалистов;
- массовой информации.
4. По степени доступности:
- общедоступные;
- с ограниченным доступом.
5. По сфере возможного применения:
- универсальные;
- специализированные.
6. По функциональному назначению:
- операционные (данные могут изменяться в результате пользования
базой данных);
- справочно-информационные (данные не могут изменяться в результате пользования базой данных).
7. По типу хранимой информации:
- фактографические;
- документальные (полнотекстовые, реферативные);
- лексикографические.
Банк данных – система файлов и баз данных, предоставляющая услуги по хранению и поиску данных в одной предметной области. Пользователи банка данных могут находиться в разных учреждениях и даже регионах, получая доступ к данным по компьютерной сети.
База знаний – один или несколько специальным образом организованных файлов, хранящих систематизированную совокупность понятий,
правил и фактов, относящихся к некоторой предметной области. Содержимое базы знаний оформляется, связывается между собой и представляется таким образом, чтобы на его основе можно было с помощью специальных программ осуществлять рассуждения и делать выводы, получая
сведения, которые в явном виде могут не присутствовать в базе знаний.
Для построения базы знаний применяются методы искусственного интеллекта, специальные языки описания знаний и интеллектуальный интерфейс. Базы знаний являются основной содержательной частью интеллектуальных систем и экспертных систем, где с их помощью представляются
навыки и опыт экспертов – специалистов в данной предметной области.
Управление данными (data management) – создание, изменение и
удаление данных, организация их хранения и поиска.
Добыча данных или интеллектуальный анализ данных (data mining) –
собирательное название, используемое для обозначения совокупности методов обнаружения в данных ранее неизвестных, нетривиальных, практически полезных и доступных интерпретации знаний, необходимых для
принятия решений в различных сферах человеческой деятельности. Основу методов data mining составляют всевозможные методы классификации,
моделирования и прогнозирования, основанные на применении деревьев
195
решений, искусственных нейронных сетей, генетических алгоритмов,
эволюционного программирования, ассоциативной памяти, нечёткой логики. К методам data mining также относят статистические методы
(дескриптивный анализ, корреляционный и регрессионный анализ,
факторный анализ, дисперсионный анализ, компонентный анализ,
дискриминантный анализ, анализ временных рядов, анализ выживаемости,
анализ связей). Одно из важнейших назначений методов data mining состоит в наглядном представлении результатов вычислений (визуализация),
что позволяет использовать инструментарий data mining людьми, не
имеющими специальной математической подготовки.
Extract, transform, load (ETL) – извлечение, преобразование, загрузка – один из основных процессов в управлении хранилищами данных, который включает в себя: извлечение данных из внешних источников,
трансформацию и очистку, загрузку в хранилище данных. С точки зрения
процесса ETL, архитектуру хранилища данных можно представить в виде
трёх компонентов: источник данных, который содержит структурированные данные в виде таблиц, совокупности таблиц или просто файла; промежуточная область, которая содержит вспомогательные таблицы, создаваемые временно, и, исключительно для организации процесса выгрузки;
получатель данных – хранилище данных или база данных, в которую
должны быть помещены извлечённые данные.
Перемещение данных от источника к получателю называют потоком
данных. ETL следует рассматривать не только как процесс переноса данных из одного приложения в другое, но и как инструмент подготовки данных к анализу.
Модель данных – формальная система представления и обработки
данных в СУБД; абстрактное, самодостаточное, логическое определение
объектов, операторов и прочих элементов, в совокупности составляющих
абстрактную машину доступа к данным, с которой взаимодействует пользователь. Эти объекты позволяют моделировать структуру данных, а операторы – поведение данных. Модель данных включает три аспекта:
- аспект структуры: методы описания типов и логических структур
данных в базе данных;
- аспект манипуляции: методы манипулирования данными;
- аспект целостности: методы описания и поддержки целостности ба-
зы данных.
Аспект структуры определяет, что из себя логически представляет
база данных, аспект манипуляции – способы перехода между состояниями
базы данных (то есть способы модификации данных) и способы извлечения данных, аспект целостности – средства описаний корректных состояний базы данных.
Все СУБД, построенные на одной и той же модели данных, относят к
одному типу, например, основой реляционных СУБД является
196
реляционная модель данных, сетевых СУБД – сетевая модель данных, иерархических СУБД – иерархическая модель данных и т.д.
Хранилище данных (data warehouse) – предметно-ориентированная
информационная база данных, специально разработанная и предназначенная для подготовки отчётов с целью поддержки принятия решений в организации. Строится на базе СУБД и систем поддержки принятия решений.
Данные, поступающие в хранилище данных, как правило, доступны только
для чтения.
Данные из OLTP-системы (системы обработки транзакций в реальном времени) копируются в хранилище данных таким образом, чтобы при
построении отчётов и OLAP-анализе не использовались ресурсы транзакционной системы, и не нарушалась её стабильность. OLTP-системы предназначены для ввода, структурированного хранения и обработки информации в режиме реального времени.
Существуют два варианта обновления данных в хранилище:
- полное обновление данных в хранилище: сначала старые данные
удаляются, потом происходит загрузка новых данных; процесс происходит
с определённой периодичностью, при этом актуальность данных может несколько отставать от OLTP-системы;
- инкрементальное обновление – обновляются только те данные, которые изменились в OLTP-системе.
Функции и виды СУБД. СУБД – совокупность программных и лингвистических средств, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных. Основные функции СУБД:
- управление данными во внешней памяти (на дисках);
- управление данными в оперативной памяти с использованием
дискового кэша;
- журнализация изменений, резервное копирование и восстановление
базы данных после сбоев;
- поддержка языков базы данных.
Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:
- ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и опера-
тивной памяти и журнализацию;
- процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных, и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода;
- подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД;
- сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд
дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.
Практически все СУБД позволяют добавлять новые данные в табли-
цы. По этой функции СУБД не отличаются от электронных таблиц, кото-
197
рые могут эмулировать некоторые функции баз данных. Существует три
принципиальных отличия между СУБД и электронными таблицами:
- СУБД разрабатываются с целью обеспечения эффективной обработки больших объёмов информации, намного больших, чем те, с которыми справляются электронные таблицы;
- СУБД может легко связывать две таблицы так, что для пользователя они будут представляться одной таблицей, реализовать такую возможность в электронных таблицах практически невозможно;
- СУБД минимизируют общий объём базы данных, для этого таблицы, содержащие повторяющиеся данные, разбиваются на несколько связанных таблиц.
СУБД классифицируются по следующим признакам.
1. По модели данных: иерархические; сетевые; реляционные;
объектно-ориентированные; объектно-реляционные.
2. По степени распределённости:
- локальные (все части локальной СУБД размещаются на одном компьютере)
- распределённые (части СУБД могут размещаться на двух и более
компьютерах).
3. По способу доступа к базе данных: файл-серверные; клиентсерверные; встраиваемые.
В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. СУБД располагается на каждом клиентском компьютере (рабочей станции). Доступ СУБД к данным осуществляется через
локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на процессор файлового сервера, а недостатками: потенциально высокая загрузка локальной сети; затруднённость или невозможность централизованного управления, а также обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, доступность и безопасность.
Файл-серверные СУБД применяются чаще всего в локальных приложениях, которые используют функции управления базами данных; в
системах с малой интенсивностью обработки данных и низкими пиковыми
нагрузками на базы данных. В современных условиях файл-серверная технология считается устаревшей, а её использование в крупных информационных системах – недостатком. К файл-серверным СУБД относятся:
Microsoft Access, Paradox, dBase, FoxPro, Visual FoxPro.
Клиент-серверная СУБД располагается на сервере вместе с базой
данных и осуществляет доступ к ней непосредственно в монопольном режиме. Все клиентские запросы на обработку данных обрабатываются клиент-серверной СУБД централизованно. Недостаток клиент-серверных
СУБД состоит в повышенных требованиях к серверу, достоинства: потенциально низкая загрузка локальной сети; удобство централизованного
управления; удобство обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, доступность и безопасность. Клиент-серверные СУБД:
198
Oracle, Firebird, Interbase, IBM DB2, Informix, MS SQL Server, Adaptive
Server Enterprise, PostgreSQL, MySQL, Caché.
Встраиваемая СУБД может поставляться как составная часть некоторого программного продукта, не требуя процедуры самостоятельной
установки, она предназначена для локального хранения данных своего
приложения и не рассчитана на коллективное использование в сети. Физически встраиваемая СУБД чаще всего реализована в виде подключаемой
библиотеки. Доступ к данным со стороны приложения может происходить
через SQL либо через специальные программные интерфейсы. Примеры
встраиваемых СУБД: OpenEdge, SQLite, BerkeleyDB, Firebird Embedded,
MS SQL Server Compact.
4. По стратегии работы с внешней памятью:
- СУБД с непосредственной записью, в которых все измененные
блоки данных незамедлительно записываются во внешнюю память при поступлении сигнала подтверждения любой транзакции, такая стратегия используется только при высокой эффективности внешней памяти;
- СУБД с отложенной записью, в которых изменения аккумулируются в буферах внешней памяти до наступления контрольной точки или останова (такая стратегия позволяет избежать частого обмена с внешней памятью и значительно увеличить эффективность работы СУБД).
СУБД Microsoft Access – мощная и высокопроизводительная 32разрядная реляционная СУБД. В состав Access входит множество мастеров, построителей и надстроек, которые позволяют упростить процесс создания объектов базы данных.
База данных в Access представляет собой совокупность инструментов для ввода, хранения, просмотра, выборки и управления информацией.
К этим средствам относятся таблицы, формы, отчеты, запросы. База данных может содержать до 32768 объектов.
В Access поддерживаются два способа создания базы данных. Можно создать «пустую» базу данных, а затем добавить в нее таблицы, формы,
отчеты и другие объекты. Такой способ является наиболее гибким, но требует отдельного определения каждого элемента базы данных. Кроме этого
имеется возможность создать с помощью мастера базу данных определенного типа со всеми необходимыми таблицами, формами и отчетами. Так
как Access содержит большой выбор подготовленных баз данных, второй
способ во многих случаях может оказаться предпочтительным. В обоих
случаях есть возможность в любое время изменить и расширить созданную
базу данных.
Реляционная СУБД Access обеспечивает доступ ко всем типам данных и позволяет одновременно использовать несколько таблиц базы данных. Можно использовать таблицы, созданные в среде Paradox или dBase.
Работая в среде Microsoft Office, пользователь получает в своё распоряжение полностью совместимые с Access текстовые документы, электронные
таблицы, презентации. С помощью новых расширений для Internet можно
напрямую взаимодействовать с данными из www и транслировать пред-
199
ставление данных на языке HTML, обеспечивая работу с такими приложениями как Internet Explorer и Netscape Navigator.
Access специально разработан для создания многопользовательских
приложений, где файлы базы данных являются разделяемыми ресурсами в
сети. В Access реализована надёжная система защиты от несанкционированного доступа к файлам.
База данных храниться в одном файле, но профессиональные пользователи предпочитают разделять базу данных на два файла: в одном хранятся объекты данных (таблицы, запросы), в другом объекты приложения
(формы, отчёты, макросы, модули).
В последних версиях Access представлен новый формат файла mde, с
помощью которого можно создавать приложения, не включая VBA-код.
Access позволяет связывать таблицы по совпадающим значениям полей, с целью последующего соединения нескольких таблиц в одну.
Добавление и изменение данных – эта функция требует разработки и
реализации представления данных, отличного от табличного (формы).
Access позволяет создавать различные отчёты на основе данных таблиц и других объектов базы данных.
Использование макросов позволяет автоматизировать повторяющиеся операции. В последних версиях Access макросы используют для совместимости.
Модули представляют собой процедуру или функцию, написанные
на Access VBA (диалект Visual basic application). Эти процедуры можно
использовать для сложных вычислений. Процедуры на Access VBA превышают возможности стандартных макросов.
Средства защиты позволяют организовать работу приложения в многопользовательской среде и предотвратить несанкционированный доступ к
базам данных.
Средства печати позволяют распечатать практически всё, что можно
увидеть в базе данных.
В базе данных информация хранится в виде двумерных таблиц.
Можно так же импортировать и связывать таблицы из других СУБД или
систем управления электронными таблицами. Одновременно могут быть
открыты 1024 таблицы.
При помощи запросов можно произвести выборку данных по какому-нибудь критерию из разных таблиц. В запрос можно включать до 255
полей.
Формы позволяют отображать данные из таблиц и запросов в более
удобном для восприятия виде. С помощью форм можно добавлять и изменять данные, содержащиеся в таблицах. В формы можно включать модули.
Отчёты предназначены для печати данных, содержащихся в таблицах и запросах, в красиво оформленном виде. Отчёты так же позволяют
включать модули.
Макрос представляет собой набор макрокоманд (заданная последовательность операций), который создается для автоматизации часто вы-
200
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]