ПРИКЛАДНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЭВМ

Лекция

Общая характеристика прикладного программного

обеспечения

Прикладным называют программное обеспечение, предназначенное для решения определенной целевой задачи или класса таких задач.

Классификацию прикладного программного обеспечения мы рассмотрели в Лекции 6.

Состав прикладных программ в значительной степени определяется областью применения ПЭВМ. Например, в последние годы значительно возрастает популярность обработки с помощью персональной ЭВМ текстовой и графической информации, системы управления базами данных, входящих в пакет прикладных программ общего назначения. Представителям данного класса программного продукта мы и будем рассматривать на данной лекции.

Текстовые редакторы

Текстовые редакторы (процессоры), предназначенные для подготовки и редактирования текстовой информации, ее сохранения и вывода на печать в требуемом виде.

Текстовые редакторы можно разделить на:

1. Редакторы текстов программ, которые рассчитаны на редактирование программ, на том или ином языке программирования. Примерами могут служить редакторы, встроенные в системы программирования Turbo (Borland) C/C++, Turbo (Borland) Pascal и т.д., а также Multi-Edit.

2. Редакторы документов ориентированы на работу с текстами, имеющими структуру документа.

Графические редакторы

Компьютерная графика все шире используется в самых различных отраслях человеческой деятельности - от рекламы до космических исследований. Для ее создания используется особый тип прикладных программ, называемых графическими редакторами.

Они позволяют создавать новые и изменять ранее созданные рисунки и графики, а также модифицировать изображения, перенесенные из других источников (например, кадры снятые видеокамерой или изображения полученные с помощью сканера, картинки, перенесенные из других программ и т.д.).

Графические редакторы позволяют создавать и редактировать рисунки. Можно (достаточно условно) выделить следующие разновидности таких редакторов:

1. Простейшие редакторы - в них предоставляются возможности рисования линий, кривых, раскраски областей экрана, создания подписей различными шрифтами и т.д.

2. Редакторы, ориентированные на обработку фотоизображений и изображений, введенных со сканера. В отличие от простейших редакторов, они могут обрабатывать изображения большого размера (иногда - исчисляемые тысячами точек по горизонтали и вертикали), и предоставляют, в дополнение к возможностям простейших редакторов, различные возможности по преобразованию изображений, применения несложных цветовых эффектов.

3. Редакторы, рассчитанные на создание художественных растровых изображений, применяются художниками, дизайнерами и т.д. В дополнение к возможностям редакторов, ориентированных на обработку фотоизображений, эти редакторы представляют богатейшие средства рисования и применения эффектов.

4. Редакторы объектной (векторной) графики, в отличие от рассмотренных ранее редакторов, работают с изображением, состоящим не из цветных точек, а из различных объектов - линий, букв и т.д. Каждый объект имеет свои свойства - расположение, размер, таблицу и цвет линии, вид заполнения (для замкнутых линий).

5. Редакторы для создания трехмерных изображений) позволяют определять трехмерные объекты, закрашивать их, указывать расположения света и т.д., получая реалистическое трехмерное изображение.

Системы управления базами данных

Банк данных

Прежде чем ввести понятие системы управления базой данных (СУБД), дадим общее представление о банке данных, для создания которого она используется и основным компонентом которого она является.

Неформально банк данных представляет собой хранилище информации для различных приложений.

Банком данных(БД) называют программную систему, предоставляющую услуги по хранению, а также поиску данных определенной группе пользователей и по определенной тематике.

К банку данных предъявляются следующие требования:

удовлетворение информационных потребностей пользователей;

обеспечение возможности работы с большими объемами различной информации;

поддержка заданного уровня достоверности хранимой информации;

осуществление доступа к данным только пользователей, имеющих на это полномочия;

обеспечение возможности поиска информации по любой группе признаков;

возможность реорганизации и расширения при изменении границ предметной области;

обеспечении выдачи информации в форме, удобной для восприятия;

простота использования;

возможность обслуживания нескольких (не обязательно одновременно) пользователей.

С БД взаимодействуют следующие категории лиц:

пользователи (вводят и извлекают данные);

программисты (пишут и отлаживают программы обработки данных);

администраторы БД (отвечают за проектирование, реализацию, эксплуатацию и сопровождение БД).

Структура БД показана на рис. 1.

Система управления базами данных (СУБД) - это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.

СД - (словарь данных) представляет собой специальную информационную структуру содержащую общие сведения о ресурсах БД.

СД включает:

описание схемы и подсхем БзД, т.е. сведения об общей организации БзД, а также о возможных (допустимых) значениях и форматах представления данных;

сведения о полномочиях пользователей по управлению данными;

сведения об источниках данных;

другие справочные сведения.

БД

Пользователь

СУБД БзД

СД

Рис. 1

Информация, зафиксированная в определенной форме, пригодная для последующей обработки, хранения и передачи представляет собой данные.

База данных (БзД) - это поименованная совокупность структурированных данных (файлов), относящихся к определенной области.

Структурирование - это введение соглашений о способах представления данных.

Неструктурированными называются данные, записанные, например, в текстовом файле.

Пример неструктурированных данных, содержащих сведения о студентах (номер личного дела, фамилию, имя, отчество и год рождения).

Личное дело № 16493, Сергеев Петр Михайлович, дата рождения

1 января 1976 г.; л/д 1 16593 Петров Анатолий Владимирович, дата

рождения 15 марта 1975 г.

Сложно организовать поиск необходимых данных, хранящихся в неструктурированном виде. Чтобы автоматизировать поиск и систематизировать эти данные, необходимо выработать определенные соглашения о способах представления данных, т.е. дату рождения нужно записывать одинаково для каждого студента, она должна иметь одинаковую длину и определенное место среди остальной информации. Эти же замечания справедливы и для остальных данных (номер личного дела, фамилия, имя, отчество). После структуризации пример будет выглядеть следующим образом.

№ личного

дела

Фамилия

Имя

Отчество

Дата

рождения

16493

16593

Сергеев

Петров

Петр

Анатолий

Михайлович

Владимирович

1.01.1976

15.03.1975

Виды моделей данных

Ядром любой базы данных является модель данных.

Модель данных - совокупность структур данных и операций их обработки.

Известны такие модели данных:

иерархическая модель;

сетевая модель;

реляционная модель.

Первоначально наибольшее распространение получила иерархическая модель данных.

Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Объекты, связанные иерархическими соотношениями, образуют ориентированный граф (перевернутое дерево), вид которого представлен на рис. 2.

Уровень 1 А

Уровень 2 В1 В2 В3 В4

Уровень 3 С1 С2 С3 С4 С5 С6 С7 С8 С9

Рис. 2

К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь.

Узел - это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях.

К каждой записи базы данных существует только один (иерарх-ический) путь от корневой записи. Например, для записи С4 путь проходит через А и В2. На рис. 3 представлен пример иерархической структуры.

Факультет (специальность, название, начальник)

071900

РЭО

Гимбицкий В.А.

Группа (номер, староста)

47 Филипов И.И. 46 Семеж В.И. 97 Корнев В.П.

Студент (номер зачетной книжки, фамилия, имя, отчество

98755 98695 98697

Сидоров Черников Дроздов

Андрей . . . Анатолий Константин

Петрович Иванович Иванович

Рис. 3

В сетевой структуре данных при тех же основных понятиях (уровень, узел, связь) каждый элемент может быть связан с другим элементом.

Примером сложной сетевой структуры может быть структура базы данных, содержащих сведения о курсантах участвующих в НИР. Возможно участие одного курсанта в нескольких НИР, а также участие нескольких курсантов в разработке одной НИР.

98755 98695 98697

Сидоров Черников Дроздов

41 42 43

Работа (шифр, руководитель,

область)

1006 1009 1010

Баженов А.В. Курляндчик А.П. Закалюжный В.В.

Вычис.тех-ка Оптика Механика

В основе реляционной модели данных (от англ. relation- отношение) лежит понятие отношение между объектами предметной области, а сами отношения представлены таблицами. База данных при этом являет собой совокупность таблиц.

Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления для обработки данных.

Реляционной таблицей можно представить информацию о студентах, обучающихся в ВУЗе.

Таблица «Студент»

№ зачетки	Фамилия	Имя	Отчество	Дата рождения	Группа
1645	Сергеев	Петр	Михайлович	01.01.76	111
1646	Петров	Иван	Васильевич	08.02.76	112
1686	Анохин	Андрей	Борисович	14.04.76	111

Кортеж

Таблица «Сессия»

№ зачетки	Математика	Физика	Информатика	Результат
1645	5	5	5	15
1646	5	4	5	14
1686	4	4	4	12

Атрибут отношения (домен, поле) Значение атрибута

Таблица «Стипендия»

Результат	Процент
15	100
14	95
13	90
12	85

Отношения представлены в виде таблиц, строки которых соответствуют кортежам или записям, а столбцы - атрибутам отношений, доменам, полям.

Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется простым ключом (ключевым полем). Если записи однозначно определяются значением нескольких полей, то такая таблица данных имеет составной ключ. В таблице студент, ключевым полем является номер зачетки.

Чтобы связать две реляционные таблицы, необходимо ключ первой таблицы ввести в состав ключа второй таблицы (возможно совпадение ключей); в противном случае нужно ввести в структуру первой таблицы внешний ключ - ключ второй таблицы.

Пример реляционной модели составленной на основе отношений: студент, сессия, результат представления на рис. .

Студент Стипендия

(номер) (результат)

(Номер) (Результат)

Сессия

(номер)

(результат)

Таблицы Студент и Сессия имеют совпадающие ключи (номер), что дает возможность легко организовать связь между ними. Таблица Сессия имеет первичный ключ номер и содержит внешний ключ Результат, который обеспечивает ее связь с таблицей Стипендия.

Таким образом, Реляционная База данных это совокупность отношений, содержащих всю информацию, которая должна хранится в базе данных.

Последнее десятилетие ознаменовало собой триумф реляционной модели данных. На фоне этого, сетевая модель применяется лишь изредка, а иерархическая модель практически «канула в лету».

Обзор СУБД

Системой управления базами данных называют программную систему, предназначенную для создания на ЭВМ общей базы данных, используемой для решения множества задач.

СУБД предназначены для централизованного управления базой данных в интересах всех работающих в этой системе.

По степени универсальности различают два класса СУДБ:

системы общего назначения;

специализированные системы.

СУДБ общего назначения не ориентированы на какую-либо предметную область или информационные потребности какой-либо группы пользователей. Каждая система такого рода реализуется как программный продукт, способный функционировать на некоторой модели ЭВМ в определенной ОС и поставляется пользователям как коммерческое изделие. Такие СУДБ обладают свойствами настройки на работу с конкретной базой данных.

Специализированные СУБД создаются в редких случаях при невозможности или нецелесообразности использования СУБД общего назначения.

Рассмотрим основные характеристики СУБД. В таблице показаны места (условные), которые занимают рассматриваемые программные средства относительно друг друга. Например, 1 означает, что в указанной позиции данная программа обладает лучшими характеристиками, 5 - худшими.

Наименование

DBASE /V

2/0

Microsoft

Access 2.0

Microsoft

Fox Pro

for

DOS 2.6

Microsoft

For Pro

for

Windows

Paradox

for

DOS

4.5

Paradox

for

Windows

4.5

Произво-

дитель-

ность

Обеспече- ние целостности данных на уровне базы данных

нет

Обеспече-ние безопасности

Работа в много-пользова-тельских средах

ПРИКЛАДНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЭВМ