3.Адресация основной памяти

ОП ЭВМ представляется в виде упорядоченной последовательности ячеек памяти. Ячейка памяти – это фиксированная совокупность запоминающих элементов, обращение к которым при записи и считывании происходит одновременно, каждый записанный элемент хранит один бит, каждая ячейка имеет уникальный адрес, по которому происходит обращение к ней при записи и считывании. Обращение к любой ячейке при записи и считывании происходит за одинаковое время. Данные представленные в двоичной форме располагаются в ячейке ОП так что веса разрядов двоичных чисел возрастают справа налево. При обращении к ОП из любой ячейки памяти считывается или записывается строго фиксированное количество информации, машинное слово

Обычно машинное слово имеет длину 2 байта, занимает одну ячейку памяти. В большинстве ЭВМ предусмотрена возможность обращения к 1 байту (к части машинного слова), при работе с символами, например, поэтому нами адресуемой единицей памяти является 1 байт, т.е. а ОП каждый байт имеет свой адрес. Адрес каждой ячейки памяти равен адресу ее старшего левого байта.

Т.к. каждая ячейка содержит 2 байта, то адрес любой ячейки а следовательно и любого машинного слова кратен 2. Машинное слово это стандартная порция информации для машинной памяти. Доступ к машинному слову происходит быстрее, чем к 1 байту, поэтому целые числа обрабатываются быстрее чем символьные данные.

4.Три уровня представления данных.

При разработке АИС различают 3 уровня представления данных

1)логический уровень,2)уровень хранения,3)физический уровень

Соответственно уровням различают логическая структура данных, структура хранения и физические структура данных.

Логический уровень.На логическом уровне работают с логическими структурами данных. Логическая структура данных отображает информацию об объектах предметной области, о свойствах объектов и о связях, существующих между объектами. Прежде чем разрабатывать логическую структуру данных необходимо изучить предметную область и выявить объекты сведения, о которых будут храниться в ЭВМ. В качестве объекта может выступать человек, предмет, документ, процесс. Для каждого объекта необходимо определить его имя. Каждый объект характеризуется определенными свойствами. Для документа – название, фамилия автора, год издания, количество страниц. Необходимо установить сведения, о каких именно свойствах объектов необходимо хранить в ЭВМ, при этом анализируется круг задач, для решения которых создается АИС, т.е. определяются информационные потребности пользователей. Для каждого свойства устанавливается его имя. Таким образом, для каждого объекта предметной области необходимо определить имя объекта и имена свойств каждого объекта. Так, например, для предметной области ВУЗа можно определить объект с именем «студент» и объект с именем «предмет»

СТУДЕНТ: номер зачетной книжки, ФИО, группа, адрес, средний балл.

ПРЕДМЕТ: наименование, часы, отчетность.

Если установлены имя объекта и имена его свойств, то определен тип объекта. Если задать конкретные значения свойствам объекта, то будет определен экземпляр объекта данного типа. Среди различных свойств объекта часто можно выделить такое свойство, которым идентифицируется конкретный экземпляр объекта данного типа. Для объекта типа студент таким свойством будет номер зачетной книжки. Такое свойство называется ключевым свойством. Понятия, рассмотренные выше, обычно используются на этапе изучения предметной области. При построении логической структуры данных обычно используют следующие термины: логическая запись, поля записи, экземпляр записи.

Логическая запись – основная единица информации на логическом уровне. Логическая запись описывает определенный тип объекта предметной области. Логической записи обычно присваивается имя, такое же, как у объекта, свойства объекта – это поля логической записи. Каждое поле имеет имя, обычно такое же, как у соответствующих свойств. Так, например, объект типа студент можно представить логической записью с именем студент состоящей из полей:

Номер зачетной книжки

ФИО

Группа

Адрес

Ср.балл

Логическая запись типа «студент» с ключевым полем – номер зачетной книжки, если известны имя логической записи и имена полей, то определен тип логической записи. Если в поля записи поместить конкретное значение, то будет определен экземпляр записи типа студент. В предметной области между объектами существуют определенные связи

С тудент изучает предмет

П редмет изучается студентами

1 М

С тудент предмет

М 1

Так, например, между объектами студент – предмет существует связь один ко многим (один студент изучает много предметов) эти связи должны быть установлены и между логическими записями, описывающими объект. Следовательно, при построении логической структуры данных, между логическими записями описывающие объекты студент и предмет необходимо установить связь один ко многим. Логическая структура данных определена, если определены типы логических записей и установлены связи между ними. От того насколько правильно разработана логическая структура данных зависит адекватность данных, т.е. их соответствие предметной области. На логическом уровне представления данных не учитывается техническое и программное обеспечение АИС, т.е. не учитывается язык программирования, тип ЭВМ, тип ЗУ, ОС.

Уровень хранения.На уровне хранения оперируют структурами хранения. На уровне хранения решаются вопросы связанные с хранением данных в памяти компьютера. Структурой хранения называют способ представления логической структуры данных в памяти ЭВМ. Структура хранения должна полностью отражать логическую структуру данных и поддерживать ее в процессе работы АИС. Единица информации на уровне хранения – хранимая запись. Обычно хранимая запись полностью соответствует логической записи. При разработке структуры хранения определяются типы и форматы данных, способ представления логических записей в памяти машины, способ установления связей. На уровне хранения учитываются особенности выбранного языка программирования. Одна и та же логическая структура может быть представлена в памяти в виде различных структур хранения. Например, работая с языком PASCAL наши логические записи на уровне хранения можно представить с использованием различных типов данных: символьный тип, организовав массив символов; тип запись record и тип string строку, соответственно мы получим различные структуры хранения. Структуры хранения могут отличаться способом доступа к данным, возможностями для манипулирования данными (поиск, добавление, удаление, корректировка), объемом памяти необходимой для хранения данных. От выбора структуры хранения зависит эффективность обработки данных. Правильно выбранная структура хранения обеспечивает быстрый поиск данных, возможность добавления новых и удаление устаревших данных, минимальный расход памяти, минимальная стоимость обработки информации (недорогая ЭВМ, малое минимальное время для решения задач обработки…), многообразие решаемых задач. На уровне хранения учитываются особенности программной реализации системы, тип ОС, тип ЗУ (способы и методы организации в ОП и ВП различны).

Физический уровень.На физическом уровне представления данных работают с физическими структурами данных. Единицей информации является физическая запись. Физическая запись – это участок носителя, на котором размещается одна или несколько хранимых записей. Обмен данным между ВП и ОП выполняется на уровне физических записей. При разработке физической структуры данных анализируются параметры конкретных технических средств: тип и объем ЗУ, способ адресации, метод и время доступа к данным на ВЗУ. На этом уровне решаются такие задачи как организация обмена данными, выбор объемов буферной памяти, степень блокирования записей, т.е. количество хранимых записей объединенных в одну физическую запись. Обычно этот уровень закрыт от программиста ОС. ОС сама решает задачи организации физической структуры данных в соответствии с разработанной структурой хранения.