Билет 22

1. Организация файловой системы и методы доступа к файлам

СПОСОБЫ ОРГАНИЗАЦИИ ФАЙЛА. СПОСОБЫ ДОСТУПА К ФАЙЛУ И МЕТОДЫ ДОСТУПА

Файлы организуются из блоков, а блоки из записей. Причем это все понятия логические и с физическими секторами они взаимодействуют только через ОС и обработку через оборудование.

1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - это то же самое, что и организация файлов на магнитной ленте.

2. ИНДЕКСНО-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ осуществляется в виде упорядоченной последовательности в соответствии со своими ключами, которые составляют часть каждой записи. Такие файлы располагаются обычно на МД, т. к. на МЛ они теряют свой смысл из-за частой перемотки. Сама ОС способна строить совокупность индексов, с помощью которых задается расположение отдельных записей, что и обеспечивает к каждой записи как последовательный, так и прямой доступ. Графи чески это выглядит так:

┌─────────-──┐ ┌──────────┐

┌────────┬─┼┬──┬──┐ │ ┌────┬─┼┬──┬──┐ │ ┌────────────────────┐

│ FZ │ ││ │ ─┼┬ └>│ AZ │ ││ │ ─┼─┐ └───>│ AA (запись) │

├────────┼──┼──┼──┤│ ├────┼──┼──┼──┤ │ ├────────────────────┤

│ NZ │ │ │ ││ │ .. │ │ │ │ │ │ │

├────────┼──┼──┼──┤│ ├────┼──┼──┼──┤ │ │ │

│ . │ │ │ │└─────>│ FZ │ │ │ │ │ ├────────────────────┤

│ . │ │ │ │ └────┴──┴──┴──┘ └─────>│ AZ (запись) │

|N послед| ├────────────────────┤

|него бло| │|||||||||||||||||||─┼─┐

| ка | └────────────────────┘ │

│

При вставке КС измен. пусто если │

на KZ ┌──────────┐ нет <────┘

│ │ │ следующего

┌────────┬─┼┬──┬──┐ ---->┌───────────────┐ блока

│ KC/KZ │ ││ │ │_______ │ KA │

├────────┼──┼──┼──┤ | ├───────────────┤

│ LZ │ │ │ ─┼─┐ | │ │

│ │ ─┼──┼──┼─┼───┐| │ │

├────────┼──┼──┼──┤ │ │| │ │

│ . │ │ │ │ │ │| │ │

│ . │ │ │ │ │ │| ├───────────────┤

├────────┼──┼──┼──┤ │ │| │ KC │ ┌───────────────────┐

│ NZ │ │ │ │ │ │| ├───────────────┤ ┌──>│ KD │

└────────┴──┴──┴──┘ │ │| │ ───┼──┘ ├───────────────────┤

│ │| └───────────────┘ │ . │

│ │| │ . │

│ │| ├───────────────────┤

│ │<──────────────────────┐ │ KX │

│ │ ┌───────────────┐ │ ├───────────────────┤

│ └──>│ │ └──┼── KZ │

│ │ │ └───────────────────┘

│ ├───────────────┤

└──────>│ LZ │

├───────────────┤ БЛОК ПЕРЕПОЛ-

│||||||||||||||─┼──>пока НЕНИЯ

└───────────────┘ пусто

ЗОНА КЛЮЧЕЙ БЛОКИ ДАННЫХ

3. ПРЯМАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ, которая используется на томах МД. Записи внутри файла могут быть записаны по любому выбранному программистом принципу с использованием абсолютной или относительной адресации, которую мы рассмотрели выше. Здесь можно выделить определенные места под ключи, а под сами индексы в записях пространства не нужно, т. е. физические записи выбираются по непосредственным адресам.

4. ОРГАНИЗАЦИЯ РАЗДЕЛАМИ ИЛИ БИБЛИОТЕЧНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ. Здесь есть характеристики, аналогичные, с одной стороны, последовательной организации, а с другой стороны - индексной организации. Независимые группы последовательно организованных данных, каждая из которых называется разделом(member),располагаются в памяти с прямым доступом.

Каждый раздел имеет простое имя, сохраняемое в оглавлении(directory), которое является частью набора данных и содержит информацию о начальной точке раздела. Обычно эта организация используется для хранения библиотек подпрограмм, которые, как известно, характеризуются большим разбросом в длинах своих программ, откуда его второе название. Изобразить этот метод графически можно так:

┌───────────────┐

│ A ─┼───┐ <─────────┐

├───────────────┤ │ │ Но вставить сюда новый

│ B │ │ │ раздел нельзя, т. к. ката-

БЛОК 0 ├───────────────┤ │ │ лог строго последова-

(логич. │ . . . │ │ │ тельный

каталог) ├───────────────┤ │ │

│ E │ │ ├───>

├───────────────┤ │ │

│ F │ │ │ Но подкаталог на

├──────────┬────┤ │ │ нескольких уровнях

┌────┼─|||||||||│ 7 │ │ │ создать можно

│ └──────────┴────┘ │ <─────────┘

│ │

│ ┌───────────────┐<──┘

│ │ Раздел А │

│ ├───────────────┤ БЛОК 1

│ ┌──┤ Раздел G │<──┐

│ │ └───────────────┘ │

│ │ │

│ │ ┌───────────────┐ │

│ └─>│ Продолжение G │ │

│ ├───────────────┤ │ <──────┐

│ │ B │ │ БЛОК 3 │

│ ├───────────────┤ │ │

│ │ C │ │ │

│ └───────────────┘ │ ├───> Эти разделы создали

│ . │ │ так: декларировали их

│ ┌───────.───────┐ │ │ длину, но создали позже

│ │ F . │ │ <──────┘

│ └───────.───────┘ │

│ . │

│ ┌───────────────┐ │

└───>│ G ─┼───┘

├───────────────┤

БЛОК 7 │ │

(расшире-│ пусто ┌────┤

ние ката-│ │ 9 ││

лога) └──────────┴───┼┘

┌───────. . .──────┘

│ ┌───────────────┐ ┌─────────────────┐

└───│ O ─┼────────────────┼ O │

├───────────────┤ ├─────────────────┤

БЛОК 9 │ P ─┼────────────────┼ P │ БЛОК 10

(продол- ├───────────────┤ ├─────────────────┤

жение ка-│ ┌───────┤ │|||||||||||||||||│

талога) └───────┴───┼───┘ └─────────────────┘

│

пусто

А теперь можно посмотреть способы доступа к файлу:

------------------------

1 СПОСОБ ДОСТУПА С ОЧЕРЕДЯМИ, при котором объединение записей в блок происходит автоматически (без указаний в программах). Точно также автоматически производится буферизация данных (без повторных команд GET и PUT для очистки буферов), также автоматически осуществляется ожидание конца ввода/вы вода или выход на стандартную программу обработки ошибок (SYNAD в IBM) и подпрограмму обработки конца файла или конца тома. Это метод для сравнительно небольшой длины записей, но расчитанный на наиболее широкого пользователя.

2. БАЗИСНЫЙ СПОСОБ ДОСТУПА обеспечивается макро READ и WRITE и обеспечивает все случаи, когда ОС не может предсказать последовательность в которой должны обрабатываться записи или когда нет необходимости в автоматическом выполнении всех или части процедур, выполняемых в предыдущем методе автоматически. При этом способе вводятся специальные процедуры для буферизации передачи информации, синхронизации последовательности выборки из буфера или ожидания ввода/вывода.

READ/WRITE обрабатывают не записи, а блоки, а выделение записей из блоков необходимо выполнять в программе. Выделяемые в программе буфера заполняются или очищаются при каждой выдаче команд WRITE и READ, которые также инициализируют ввод/вывод. Чтобы убедиться в успешном завершении операций ввода/вывода, используется макро CHECK (проверить) или через макро WAIT.

3. Есть еще один из способов доступа, называемый "выполнить программу канала" (execute channel program), при котором можно создать собственную систему организации, хранения и выборки данных, т.о. это метод максимольно гибкий, в нем обеспечивается наиболее непосредственное использование физического оборудования. Но при этом теряется независимость программы от конкретных устройств и появляется опасность блокировки системы особенно во взаимодействии с предыдущими методами. Программировать таким методом сложно, поэтому его ис пользуют только системные разработчики. В РС такой метод используется при разработке мониторных систем. В соответствии со сказанным методы доступа можно описать так:

Способ доступа

Тип организации ----------------------------

базисный с очередями

-------------------------------------------------------

последовательная BSAM QSAM

разделами BPAM

индексно-последовательная BISAM QISAM

прямая BDAM

-------------------------------------------------------

Существуют ещё виртуальные последовательные (VSAM-введен в ОС IBM) и прямые (VDAM-введен в CИPИC8) методы доступа, в которых обработка ведётся блоками без разбиения на записи и используется для устройств с прямым доступом. Но в отличии от физических методов, например от BSAM, физических адресов передачи в них знать не надо, т.е. управление идет на уровне логических записей.

Есть базисные телекоммуникационные методы доступа и общий телекоммуникационный метод, обслуживающий машинные сети. Есть специальные методы доступа для обслуживания графической периферии.

Существует определённая иерархия в использовании всех трех методов доступа. Причем эта иерархия не зависит от вида организации файла и может быть представлена таким образом:

┌─────────────┐ ┌────────────┐

│ │ │ │

│ QSAM │ │ QSAM │

└──────┬──────┘ └─────┬──────┘

│ │

│ │

┌──────┴──────┐ ┌─────────────┐ ┌─────┴──────┐

│ │ │ │ │ │

│ BSAM │ │ BPAM │ │ BISAM │

└──────┬──────┘ └──────┬──────┘ └─────┬──────┘

│ │ │

│ │ │

│ ┌──────┴──────┐ │

└─────────>│ │<───────┘

│ BTAM │

└──────┬──────┘

│

│

┌──────┴──────┐

│ │

│ EXCP │

└─────────────┘

Как видим более высокий уровень метода доступа является подструктурой более низкого. Он готовит для него свою часть информации, а затем попросту передает ему управление. Так, QSAM осуществляет последовательное заполнение буфера до тех пор, пока не будет заполнен весь блок, определяемый в DSB параметром BLKSIZE, затем организует ЕСВ и передает управление в BSAM. BSAM в свою очередь проверит правильность заполнения буфера (в соответствии с форматом обработки), инициализирует ЕСВ и передает управление в BDAM. BDAM установит физические адреса записи, тип устройства и передает всё программе физического выполения канала EXCP, где будет осуществлён физический обмен информацией через каналы ввода/вывода (или порты).

Ясно, что более низкий метод доступа сократит время обработки в мониторе, но путём увеличения числа макро в программе, т.е. преимущество выявится лишь при очень умелом программировании. Несколько в стороне между базисным и методом с очередями стоят виртуальные методы доступа, но их мы рассмотрим отдельно.

2 . -Иерархическая, сетевая и реляционная модели данных

Модели данных Определение модели данных

Описания моделей и объектов

Модель данных должна использоваться для описания информации модели реального мира. Свойства этого мира делятся на статистические (инвариантные во времени) и динамические (изменяющиеся, эволюционирующие). Модель данных Множество правил порождения G, множество операций О. G - соотношения с ЯОД - определяет допустимые структуры данных и допустимые их реализации. Определение структур данных реализуется описанием типов, которым должны удовлетворять правила порождения. Тип сущности студент - специфицируется (описывается) набором атрибутов и типом значений каждого атрибута. Допустимые реализации задаются путем указания для каждого типа ограничений целостности. В некоторых моделях правила G делят на правила порождения структур и правила порождения ограничений. Правила G обеспечивают порождения ... схем S каждая - это конкретная структура данных и ограничения целостности. Совокупность данных, удовлетворяющих схеме. S база данных D (точнее состояние базы данных). База данных может менять свое состояние в результате выполнения операций

Модели данных. Общие сведения

Содержательное обоснование

Данные - информация, (datum - факт) представленная в фиксированной определенной форме, пригодной для обработки, хранения, передачи. Естественно-языковая форма не годится, т.к. не обеспечивает однозначности. При этом данные не могут рассматриваться как просто совокупность значений - они должны обладать некоторой семантикой (смысловым содержанием), чтобы представлять некоторую часть реального мира. [см. Четвериков и др. с.8-9] Пример: данные роста человека в см. - 175. При этом данные семантики и их интерпретация могут быть разделены. При использовании ЭВМ для ведения и обработки данных это разделение типично (на первом этапе). Компьютер имеет дело с данными как таковыми (например набор чисел в качестве исходных данных и другой набор чисел в качестве исходных данных и другой набор чисел в качестве результата работы программы, реализующей явную схему для уравнения теплопроводности. Интерпретация результата - дело пользователя. По мере развития необходимость в автоматической интерпретации возрастала. Интерпретация закладывалась в программы обработки данных. Но в условиях совместного использования данных для разных приложений разными программами, в каждую из которых надо встраивать близкие механизмы интерпретации, этот подход становится неэффективен. Целесообразнее объединить данные и механизмы интерпретации и обеспечить однократность представления интерпретирующей информацию. При этом надо обеспечить как единообразие представления различных данных, так и достаточную гибкость средств интерпретации для обеспечения различных взглядов на одни и те же данные А это значит интерпретация должна быть достаточно абстрактной, но в то же время обеспечивать возможность для представления соотношения, связи данных. Средство для этого называется моделью данных. Существует множество моделей, отражающие различные аспекты реального мира. Модели данных дают возможность представить частичную семантику данных, что обеспечивает представление в информационной модели знаний о реальном мире. Ориентация на компьютерное представление и обработку требует учета компьютерной специфики : формализация, исключающая неточности и многозначности естественного языка, удобство представления данных в памяти ЭВМ. Отправляясь от концептуальной модели "сущность - связь" можно в качестве элементарного объекта моделирования данных принять кортеж (т.е. упорядоченный набор элементов). <имя объекта, свойства объекта , значение свойства, время> (сущность, атрибуты) Среди этих четырех характеристик данных время занимает особое место и часто явно не указывается. Часто интерес представляет относительное, а не абсолютное время, т.е. последовательность появления записей, или последнее по времени значение, а предыстория может быть представлена в опосредованном виде (например, средняя величина предыдущих значений).

Сильно типизированные модели. Все данные должны быть отнесены к какой- либо категории. Свойства категорий наследуют принадлежащими к ним данными. Это позволяет также избежать противоречивости данных. "Жесткие" модели слабо типизированные модели "гибкие" модели. Данные не связаны предположениями о каких-либо категориях. Категории появляются по мере целесообразности в каждом конкретном случае. В автоматизированных системах используются как правило сильно типизированные модели.

Модели данных Определение модели данных

Описания моделей и объектов

Модель данных должна использоваться для описания информации модели реального мира. Свойства этого мира делятся на статистические (инвариантные во времени) и динамические (изменяющиеся, эволюционирующие). Модель данных Множество правил порождения G, множество операций О. G - соотношения с ЯОД - определяет допустимые структуры данных и допустимые их реализации Определение структур данных реализуется описанием типов, которым должны удовлетворять правила порождения. Типсущности студент - специфицируется (описывается) набором атрибутов и типом значений каждого атрибута Допустимые реализации задаются путем указания для каждого типа ограничений целостности В некоторых моделях правила G делят на правила порождения структур и правила порождения ограничений. Правила Gобеспечивают порождения ... схем S каждая - это конкретная структура данных и ограничения целостности. Совокупность данных, удовлетворяющихсхеме. S база данных D (точнее состояние базы данных). База данных может менять свое состояние в результатевыполнения операций О.

Модели данных.Реляционная модель

Описания моделей и объектов

Реляционная модель появилась в 1970 г. (Е.Kodd). Более ранними и основными, используемыми в СУБД для универсальных ЭВМ являются сетевая и иерархическая моделиданных. В настоящее время определения этих моделей базируются на терминологии, предложенной спец.профессиональной организацией КОДАСИЛ CODASYL Conference on Data System Languages (Ассоциация по языкам систем обработки данных) В ряде отчетов этой организации,опубликованных в 1970 г Агрегат 1). типа вектор: каждая компонента - простой элемент данных. Пример: зарплата за год, 12 элементов месячная зарплата 2). типа повторяющаяся группа, более общая конструкция Пример: агрегат “заказ” повтор. Группа “партия товара” состоит из элементов: ... товара, количество, цена Запись - именованная совокупность элементов данных и агрегатов. Агрегат - не входящий в состав другого агрегата Набор - именованная совокупность записей, образующих 2-х уровневую иерархическую структуру (2 типа записей). Записьверхнего уровня - “запись-владелец” (1 экземпляр); запись нижнего уровня “запись-член” (0, или несколько экземпляров) Назначение набора - представлено связью между записями БД наименования совокуп. экземпляров записей разного типа, содержащая ссылки между записями, представленныхэкземплярами наборов Рассмотренные типы структур позволяют использовать различные формы представления схемы данных, включая текстовоеописание, описание на специальном языке описания данных (ЯОД), графическое представление При графовой форме представления (записи агрегаты атрибутов), представляющей сущности изображаются вершинамиграфа, а связи между ними - дугами.

Модели данных. Сетевая модель

Описания моделей и объектов

В сетевой модели основным внутренним ограничением является требование функциональности связей, т. е.непосредственно могут использоваться только связи 1:1, 1:М, М:1 (функциональной будет обратная связь). Это означает,что каждый экземпляр записи не может быть членом более чем одного экземпляра набора каждого типа. И у каждой записичлена в данном наборе только одна - запись-владелец набора. Пример: (очевидный, тривиальный) группа студент номер группы - владелец набора; запись студента - член набора При этом непосредственное представление связей M:N (студент - преподаватель) невозможно: для представления этихсвязей вводятся вспомогательные типы записей и две функциональные связи типа 1:M На связи между именами данных могут быть наложены явные ограничения, выражения, зависящие и не зависящие отвремени свойства связей. Они задаются типом членства в наборе Фиксированное членство. Запись нельзя разъединить с владельцем или перевести в единственный способ исключения изнабора – удаление университет - дисплейные классы Обязательное членство. Можно переводить из набора в набор. Персонал дисплейного класса (дежурные инженеры) Необязательное членство. Запись можно исключить из набора в произвольный момент времени и без включения в другойнабор. Варианты включения в набор: - автоматический тип членства в наборе; - ручной тип членства в наборе (явное управление пользователем) Сетевая модель:отношения "один:много" иерархической модели иногда приводит к дублированию объектов, которыеимеют связи типа "многие ко многим". Модель данных, реализующая такой тип связей - это ациклический граф Организация данных определяется в терминах: элемент данных агрегат данных - совокупность элементов или других агрегатов; пример: адрес = город, улица, дом,квартира. Запись - агрегат, не входящий в состав других агрегатов, основная единица обработки Ключ - некоторая совокупность элементов, идентифицирующих запись Групповое отношение (набор) - иерархическое отношение между записями двух типов, записи одного типа - владельцы отношения, записи второго - члены отношения или подчиненные. Жительство в групповом отношении может быть обязательным и необязательным, (т.е. запись может или не может существовать без владельца.) Обязательное членство может быть фиксированным (автор - книга), или возможен переход к другому владельцу (смена места работы).

Модели данных. Иерархическая модель

Описания моделей и объектов

Иерархическая модель для объектов, связанных иерархическими отношениями часть - целое, род - вид, начальник - подчиненный. Объекты, связанные иерархическими отношениями, образуют дерево (ориентированный связный граф), у которого одна вершина не имеет входящих дуг (корень дерева), а все остальные вершины имеют по одной входящей дуге. Вершина дерева - это объекты, а дуги - это связи между ними. Тип связи в этой модели один-ко-много (1:М). Иерархическая структура должна удовлетворять условиям: 1. существует только один корневой узел; 2. узел содержит один или несколько атрибутов, описывающих объект в данном узле; 3. доступ к порожденным узлам возможен только через исходный узел (существует только один путь доступа к каждому узлу). В БД может быть несколько деревьев, порожденных различными корневыми записями. Корневая запись должна содержать ключ. Ключи некорневых записей должны быть уникальны только в пределах своего уровня иерархии того дерева, которому они принадлежат. Каждая запись идентифицируется полным сцепленным ключем, под которым понимается совокупность ключей всех записей от корневой по иерархическому пути, ведущему к данной записи. Для реализации связь типа М:N необходимо дублирование данных, т.к. эта связь непосредственно не поддерживается. Пример: преподаватель - предмет, студент - предмет. Один из вариантов: корневой узел - студент, объекты преподаватель и предмет объединяются в порожденный узел предмет + преподаватель. Экземпляр записи так организованной базы данных. Основная единица обработки - запись. Операции: Запомнить - новая запись в БД; Обновить - изменить значения данных предварительно извлеченной записи; Удалить - исключает из БД некоторую запись и все ей подчиненные; Извлечь - начинается с корневой записи (по ее уникальному ключу), затем извлечь следующий в контексте левостороннего обхода дерева. Реляционная модель - табличная форма представления данных. Связи отсутствуют, точнее для представления связей вводятся новые типы записей. Таблица состоит из нескольких одноименных записей. Каждая запись состоит из нескольких полей (атрибутов). В теории по реляционным моделям данных существует своя специальная терминология: домен - некоторое множество элементов (множество допустимых значений атрибута); кортеж - элемент декартова произведения доменов (запись); отношение - на доменах Di,...,Dk - подмножество декартова произведения D1,*...*Dk (таблица). Элементы отношения кортежи, т.к. отношение - это множество, то в нем не должны встречаться одинаковые кортежи и порядок кортежей в отношении не существенен.

Периферийные устройства компьютера

описание понятия

При всем многообразии модификаций и вариантов персональных компьютеров в любой, даже самый экзотический комплект неизменно входят одни и те же виды устройств. Делятся эти устройства на внутренние (их называют "комплектующими") и внешние, периферийные. Центральная, основная часть любого компьютера, содержащая в себе практически все основные устройства, - системный блок, к которому подключены устройства ввода-вывода информации - монитор, клавиатура и мышь. Все это - обязательный набор, без которого сама работа с компьютером становится невозможной. Правда, первые компьютеры обходились без роскоши типа мыши или монитора: первые модели "персоналок" представляли собой лишь системный блок, снабженный клавиатурой. А роль монитора выполнял обыкновенный телевизор. А присутствие мыши стало обязательным только в эпоху Windows. Но существует еще масса дополнительных внешних устройств - принтеров, сканеров, емких внешних дисководов. Их присутствие не является обязательным для компьютера, но они могут сделать вашу работу более комфортной, подарить вашему ПК новые возможности.

Периферия

описание понятия

Теpмин периферия (от греческого periphъreia - окружность) обозначает устройства, связывающие компьютер с внешним миром. Список периферийных устройств, делающих компьютер "вещью для нас", практически неограничен. Сюда же часто ошибочно относят мониторы. Периферийные устройства также называют внешними. Второе определение периферии - это устройства, с помощью которых информация может или вводится в компьютер, или может выводиться из него. Периферийные устройства можно разделить на: • Основные, без которых работа компьютера практически невозможна; • Прочие, которые подключаются при необходимости; К основным устройствам относятся устройства управления курсором и отчасти модемы (для терминалов и бездисковых станций). Практически к ПК можно подключить любые устройства, которые могут вырабатывать электрические сигналы и/или ими управляться. Периферийные устройства подключаются к компьютеру через внешние интерфейсы или с помощью специализированных адаптеров или контроллеров. Средством стыковки какого-либо устройства и какой-либо шины компьютера является адаптер и контроллер. Понятия "Адаптер" и "Контроллер" не являются синонимами! Контроллер служит тем же целям сопряжения, но он имеет самостоятельные действия (после получения команд от обслуживающей его программы). Сложный контроллер может иметь в своем составе и собственный процессор. Взаимодействие программ с периферийными устройствами (точнее с программы с адаптерами) происходит через инструкции обращения к портам ввода/вывода, используя прерывания, прямой доступ к памяти и непосредственное управление шиной. Инициатором обмена может выступать как программа, так и периферийное устройство. Программа ожидает какого-либо события в устройстве (например, установки бита готовности), периодически читая его регистр состояния. Такой способ называется обменом по опросу готовности. Прерывания (или аппаратные прерывания) обеспечивают обмен данными только с участием процессора и т.о. подобное сильно загружает процессор. Различают четыре источника прерываний: внутренние прерывания процессора и сопроцессора, немаскируемые внешние прерывания, маскируемые внешние прерывания, программно-вызываемые прерывания. Прямой доступ к памяти или DMA (Direct Memory Access) - метод обмена данными периферийного устройства с памятью почти без участия процессора. В этом режиме процессор инициализирует контроллер прямого доступа к памяти - задает начальный адрес, счетчик и режим обмена, после чего освобождается. Сам обмен производит контроллер. Еще возможно комплексное решение - опрос готовности устройств (polling) по периодическим прерываниям, например, от системного таймера. Устройство, для которого обнаружена готовность - обслуживается, не готовое - пропускается до следующего прерывания.

Архитектура и структура компьютера

Описания ситуаций и событий

При рассмотрении компьютерных устройств принято различать их архитектуру и структуру. Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т.д. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного ЗУ, внешних ЗУ и периферийных устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя Структура компьютера — это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства — от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации.Наиболее распространены следующие архитектурные решения. • Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) — одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд — программа Это однопроцессорный компьютер. Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью. Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса, шину данных и шину управления Периферийные устройства (принтер и др.) подключаются к аппаратуре компьютера через специальные контроллеры — устройства управления периферийными устройствами. Контроллер — устройство, которое связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования • Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи. • Многомашинная вычислительная система. Здесь несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко. Однако эффект от применения такой вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих очень специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе. Преимущество в быстродействии многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем перед однопроцессорными очевидно. • Архитектура с параллельными процессорами. Здесь несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе — то есть по одному потоку команд. Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных. В современных машинах часто присутствуют элементы различных типов архитектурных решений. Существуют и такие архитектурные решения, которые радикально отличаются от рассмотренных выше.

3. -Информационно-логические модели в АСОИУ

Информационно-логические модели, представляют формализацию словесных описаний объектов. Такие модели становятся необходимыми при намерении накапливать и обрабатывать информацию с помощью ЭВМ. Для описания свойств объектов и их совокупностей в таких моделях используются средства математической логики - предикаты над характеристиками объектов, а также логические комбинации этих предикатов.

Выбор информационно-логических моделей зависит от круга задач, которые будут решаться с этими данными. Такие формальные описания позволяют не только математически строго определить содержание этих задач, но и создать соответствующие алгоритмы и программы обработки данных с помощью ЭВМ.