Информационные технологии

 

          Могилевский государственный технологический колледж

 

______________________________________

 

______________________________________

(наименование учебной  дисциплины)

 

КОНТРОЛЬНАЯ  РАБОТА  № ________

Вариант №_________

 

______________________________________

(фамилия,

______________________________________

имя и отчество учащегося)

______________________________________

Шифр __________  Группа __________

 

Адрес учащегося: ______________________

 

______________________________________

                                           

 

 

                                                   План

1. Технологии распределенной обработки информации. Типы распределенных систем управления базами данных (СУБД).
2. Операторы выражения, арифметические и матричные операторы в программе Mathcad.
3. Используя средства программы MS Visio подготовить графическое изображение: рис 6.
4. Список литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Технологии распределенной обработки информации. Типы распределенных систем управления базами данных (СУБД).

 

  Основное назначение  БД – многоцелевое параллельное  использование данных, уже предопределяет  наличие средств, которые должны  обеспечить практически одновременный  и независимый доступ к одним  и тем же данным. При этом  данные могут быть размешены  как на одном, так и на  нескольких компьютерах. Стремление  к интеграции и управляемости (обеспечению целостности) естественно порождает стремление к централизации. Однако на практике наблюдается и стремление к децентрализации, в значительно большей степени отражающей организационную структуру предметной области и технологию порождения и использования хранимых данных. Разные фрагменты данных порождаются и используются обычно в разных подразделениях и организациях, зачастую – географически разобщенных. Разработка распределенных баз и технологий распределенной обработки существенно расширяет возможности, как создания, так и использования данных.

  Следует выделить  два класса систем распределительной  обработки и системы распределенных  данных:

1. Системы распределенной обработки в основном отражают структуру и свойства многопользовательских операционных систем с базой данных, размещенной на центральном компьютере;
2. Системы распределенных запросов, когда при обработке одного запроса используется информационные ресурсы, размещенные на различных ЭВМ сети. При этом, как и ранее, следует говорить как о распределенных файловых системах, так и о распределенных базах данных.

  Для распределенных  баз данных свойственны следующие  характеристики:

1. База данных – это логически связанные, разделяемые на некоторое количество фрагментов данных;
2. Фрагменты распределяются по разным узлам, которые связаны между собой сетевыми соединениями;
3. Может быть предусмотрена репликация фрагментов;
4. Доступ к донным на каждом узле происходит под управлением СУБД, которая на каждом узле должна поддерживать работу как локальных приложений, так и глобальных.

  Основные условия  и требования к распределенной обработки данных:

1. Прозрачность относительно расположения данных (СУБД должна представлять все данные так, как если бы они были локальными);
2. Гетерогенность системы (СУБД должна работать с данными, которые храниться в системах с различной архитектурой и производительностью);
3. Прозрачность относительно сети (СУБД должна одинаково работать в условиях разнородных сетей);
4. Поддержка распределительных запросов (пользователь должен иметь возможность объединять данные из любых баз, даже если они размещены в разных системах);
5. Поддержка распределительных изменений (пользователь должен иметь возможность изменять данные в любых базах, на доступ к которым у него есть права, даже если эти базы размещены в разных системах);
6. Поддержка распределительных транзакций (СУБД должен выполнять транзакции, выходящие за рамки одной вычислительной системы, и поддерживать целостность распределительной БД даже при возникновении отказов как в отдельных системах, так и в сети);
7. Безопасность (СУБД должна обеспечивать защиту всей распределительной БД от несанкционированного доступа);
8. Универсальность доступа (СУБД должна обеспечивать единую методику доступа ко всем данным).

  Прозрачность расположения. Прозрачный (для пользователя) доступ к удаленным данным предлагает использование в прикладных программах такого интерфейса с сервером БД, который позволяет переносить данные в сети с одного узла на другой, не требуя при этом модификации текста программы. Любой пользователь или любая прикладная программа оперирует с одной или несколькими базами данных. В этом случае, когда прикладная программа и сервер БД выполняются на одном и том же узле, проблемы расположения не возникают. Для получения доступа к базе данных пользователю или программе достаточно указать имя базы. Однако в том случае, когда прикладная программа запускается на локальном узле, а база данных находится на удаленном, возникает проблема идентификации удаленного узла. Для того чтобы получить доступ к базе данных на удаленном узле, необходимо указать имя удаленного узла и имя базы данных. Одно из возможных решений этой проблемы состоит в использовании виртуальных имен узлов. Управление ими обеспечивается специальным программным компонентом СУБД – сервером имен, который адресует запросы клиентов к серверам.

  Прозрачность сети. Клиент и сервер взаимодействуют по сети с конкретной топологией; для поддержки взаимодействия всегда используется определенный протокол. Следовательно, оно должно быть организовано таким образом, чтобы обеспечивать независимость  как от используемого сетевого аппаратного обеспечения, так и от протоколов сетевого обмена. Чтобы обеспечить прозрачный доступ пользователей и программ к удаленным данным в сети, объединяющей разнородные компьютеры, коммутационный сервер должен поддерживать как можно более широкий диапазон сетевых протоколов.

  Автоматическое преобразование  форматов данных. Как только несколько  компьютеров различных моделей под управлением различных операционных систем соединяются в сеть, сразу возникает вопрос о согласовании форматов представления данных. Действительно, в сети могут быть компьютеры, отличающиеся разрядностью (16-, 32- и 64-разрядные процессоры), порядком следования байт в слове, представлением чисел с плавающей точкой и т.д.. Задача коммутационного сервера состоит в том, чтобы на уровне обмена данными обеспечить согласования форматов между удаленными и локальными узлами с тем, чтобы данные, извлеченные сервером их базы на удаленном узле и переданные по сети, были правильно истолкованы прикладной программой на локальном узле.

  Автоматическая трансляция  кодов. В неоднородной компьютерной среде при взаимодействии клиента и сервера возникает также задача трансляции кодов. Сервер может работать с одной таблицей, клиент – с другой, при этом происходит рассогласования трактовки кодов символов. Поэтому, если на локальном узле используется одна кодовая таблица, а на удаленном другая, то при передачи запросов по сети и при получении ответов на них необходимо обеспечить трансляцию кодов. Решение этой задачи также ложится на коммуникационный сервер.

  Однако ни одна из существующих СУБД не достигает этого идеала вследствие следующих практических проблем:

1. Низкая и несбалансированная производительность сетей передачи данных, что в распределенных транзакциях сильно снижает общую производительность обработки;
2. Обеспечение целостности данных в распределительных транзакциях базируется на принципе «все или ничего» и требует специального протокола двухфазного завершения транзакций, что приводит к длительной блокировке изменяемых данных;
3. Необходимо обеспечить совместимость данных стандартного типа, для хранения которых в разных системах используются разные физические форматы и кодировки;
4. Трудности набора схемы размещения системных каталогов. Если каталог будет храниться в одной системе, то удаленный доступ будет замедлен. Если будет размножен , то изменения придется распространять и синхронизировать;
5. Необходимо обеспечить совместимость СУБД разных типов и поставщиков;
6. Увеличение потребностей в ресурсах для координации работы приложений с целью обнаружения и устранения тупиковых ситуаций в распределительных транзакциях.

  В общем случае  режимы работы с БД можно  классифицировать по следующим  признакам:

1. Многозадачность – однопользовательский или многопользовательский;
2. Правило обслуживания запросов – последовательное или параллельное;
3. Схема размещения данных – централизованная или распределенная БД.

Распределенные СУБД подразделяются на однородные и разнородные.

  В однородных системах все узлы используют один и тот же тип СУБД. В однородных системах на узлах могут функционировать различные типы СУБД, использующие разные модели данных. Однородные системы значительно проще проектировать и сопровождать, добавляя новые узлы к уже существующей распределенной системе и повышая производительность системы за счет параллельной обработки информации.

  Разнородные системы  обычно возникают в тех случаях,  когда узлы, уже эксплуатирующие  свои собственные системы с  базами данных, со временем интегрируются  в распределительную систему.  В разнородных системах для  организации взаимодействия между  различными системами СУБД требуется обеспечить преобразование передаваемых сообщений, для чего каждый из узлов должен иметь возможность формулировать запросы на языке той СУБД, которая используется на их локальном узле или система должна взять на себя выполнение всех необходимых преобразований.

  Распределенная СУБД  должна иметь следующий набор  функциональных возможностей:

1. Расширенные службы установки соединений должны обеспечивать доступ к удаленным узлам и позволять передавать запросы и данные между узлами, входящими в сеть;
2. Расширенные средства ведения каталога, позволяющие сохранять сведения о распределении данных в сети;
3. Средства обработки распределенных запросов, включая механизмы оптимизации запросов и организации удаленного доступа к данным;
4. Расширенные функции управления защитой, позволяющие обеспечить соблюдения правил авторизации и прав доступа к распределенным данным;
5. Расширенные функции управления параллельным выполнением, позволяющие поддерживать целостность копируемых данных;
6. Расширенные функции восстановления, учитывая вероятность отказов в работе отдельных узлов и отказов линий связи.

  Соответственно, программные  средства, обеспечивающие целевую  (функциональную) обработку данных, должны быть организованы таким образом, чтобы обеспечить более эффективное использование совокупных вычислительных ресурсов за счет специализированного разделения функций обработки между центральным процессом СУБД и клиентскими функционально-ориентированными процедурами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Операторы выражения, арифметические и матричные операторы в программе Mathcad.

 

  Каждый оператор в Mathcad обозначает некоторое математическое действие в виде символа. В полном согласии с терминологией, принятой в математике, ряд действий (например, сложение, деление, транспонирование матрицы и т. п.) реализован в Mathcad в виде встроенных операторов, а другие действия (например, sin, erf и т. п.) — в виде встроенных функций. Каждый оператор действует на одно или два числа (переменную или функцию), которые называют операндами. Если в момент вставки оператора одного или обоих операндов не хватает, то недостающие операнды будут отображены в виде местозаполнителей. Символ любого оператора в нужное место документа вводится одним из двух основных способов:

1. Нажатием соответствующей клавиши (или сочетания клавиш) на клавиатуре;
2. Нажатием указателем мыши соответствующей кнопки на одной из математических панелей инструментов.

  Напомним, что большинство математических панелей содержат сгруппированные по смыслу математические операторы, а вызвать эти панели на экран можно нажатием соответствующей кнопки на панели Math (Математика). Везде в этом разделе будем рассматривать только второй способ вставки оператора , кто предпочитает использовать клавиатуру, найдут перечень горячих клавиш. Выше рассмотрим особенности применения трех операторов: присваивания (см. разд. 3.1.2), численного (см. разд. 3.1.5) и символьного вывода (см. разд. 3.1.6). Разберем в данном разделе действие прочих операторов Mathcad и возможности определения операторов пользователя.

  Арифметические операторы – это операторы, обозначающие основные арифметические действия, вводятся с панели Calculator (Калькулятор), показанной на рис. 3.6:

1. сложение и вычитание: + — (листинг 3.14);
2. умножение и деление: • / + (листинг 3.15);
3. факториал: ! (листинг 3.16);
4. модуль числа: |х| (листинг 3.16);
5. квадратный корень: (листинг 3.17);
6. корень n-й степени: (листинг 3.17);
7. возведение х в степень у: х^y (листинг 3.17);
8. изменение приоритета: скобки (листинг 3.18);
9. численный вывод: = (все листинги).

Рис. 3.6. Панель Calculator

Листинг 3.14. Операторы сложения, вычитания и отрицания

Листинг 3.15. Операторы деления  и умножения

Листинг 3.16. 0ператор факториала и модуля

Листинг 3.17. Операторы извлечения корня и возведения в степень