Сетевые и иерархические модели данных

1) Сетевые и иерархические модели данных. Структуры данных в моделях. Особенности и сравнение моделей.
2) Накопители на жестких магнитных дисках. Назначение. История развития.
3) Компьютерные вирусы. Вирусы в сети. Способы проникновения. Механизмы обнаружения вирусов.
4) Средства мультимедиа. Назначение. Дисковод для компакт дисков. Колонки.
Вопрос № 1
Сетевые и иерархические модели данных . Структуры данных в моделях . Особенности и сравнение моделей .
Сетевая модель
В 1971 группа DTBG (Database Task Group) представила в американский национальный институт стандартов отчет, который послужил в дальнейшем основой для разработки сетевых систем управления базами данных. Стандарт сетевой модели впервые был определен в 1975 году организацией CODASYL (Conference of Data System Languages), которая определила базовые понятия модели и формальный язык описания.
Сетевая модель данных опирается на математическую теорию направленных графов. Базовыми элементами сетевой модели являются : Элемент данных – минимальная информационная единица доступная пользователю. Агрегат данных – именованная совокупность элементов данных внутри записи или другого агрегата. Агрегат бывает двух видов – агрегат типа вектор и агрегат типа повторяющаяся группа . Например, агрегат , которому можно присвоить имя Адрес, является агрегатом типа вектор. Примером, агрегата типа повторяющаяся группа может служить агрегат с названием Зарплата. Агрегат повторяющаяся группа характеризуется числом повторений. В данном примере это число повторений равно 12. Запись - совокупность агрегатов или элементов данных, отражающих некоторую сущность предметной области. Например, записью будет , где Фамилия – это элемент данных, а Зарплата – агрегат. Данную запись можно назвать Зарплата сотрудника. Тип записей – эта совокупность подобных записей. Например, в предыдущем случае типом записи будет совокупность всех записей Зарплата сотрудника, выражающая множество сотрудников некоторого отдела. Тип записей представляет (моделирует) некоторый класс реального мира. Набор - именованная двухуровневая иерархическая структура, которая содержит запись владельца и запись (или записи) членов. Наборы отражают связи «один ко многим» и «один к одному» между двумя типами записей. На рисунке 1. представлен пример набора. Здесь Отдел – запись–владелец, сотрудник - запись-член. Тип набора определяет связь между двумя типами записей. Каждый экземпляр типа набора содержит один экземпляр записи владельца и произвольное количество записей-членов. Среди всех наборов в сетевой модели допускается существование наборов, не имеющих владельцев. Такие наборы называются сингулярными . Владельцами сингулярных наборов формально считается система. Сингулярные наборы предназначены для доступа к экземплярам отдельных записей.
Рис .1. Набор в сетевой модели данных
Резюмируя выше сказанное, будем говорить, что структура базы данных в сетевой модели задается типами записей и типами наборов.
Отметим некоторые особенности построения сетевой модели .
- База данных может состоять из произвольного количества записей и наборов различных типов.
- Связь между двумя записями может выражаться произвольным количеством наборов.
- В любом наборе может быть только один владелец.
- Тип записи может быть владельцем в одних типах наборов и членом в других типах наборов.
- Тип записи может не входить ни в какой тип наборов.
Для управления сетевой базой данных используется специальный язык , который можно разбить на следующие разделы .
-Язык описания данных в сетевой модели.
· Описание базы данных (размещение).
· Описание элементов, агрегатов и записей.
· Описание наборов.
-Язык манипулирования данными.
· Навигационные операции. С помощью операций навигации (группа операций FIND) двигаясь по связям можно переходить от одной текущей записи к другой. Соответственно операции модификации осуществляются над текущей записью.
· Операции модификации. Операции модификации осуществляют:
· Добавление новых экземпляров отдельных типов записей.
· Экземпляров новых наборов.
· Удаление экземпляров записей и наборов.
· Модификацию отдельных составляющих внутри конкретных экземпляров записей.
Иерархическая модель .
Исторически иерархическая модель появилась раньше сетевой. Она наиболее проста из всех моделей данных. Самой известной иерархической системой позволяющей создавать иерархические базы данных является система IMS (Information Management System) фирмы IBM, используемая в свое время для поддержки лунного проекта «Аполлон». Появление иерархической модели связано с тем, что в реальном мире очень многие связи соответствуют иерархии, когда один объект выступает как родительский, а с ним может быть связано множество подчиненных объектов.
Основными информационными единицами в иерархической модели являются : база данных ( БД ) , сегмент и поле . Поле данных определяется как минимальная, неделимая единица данных, доступная пользователю с помощью СУБД. Выделяют также тип поля , представляющий собой совокупность полей одного типа. Сегмент состоит из конкретных экземпляров полей. Тип сегмента - совокупность входящих в него типов полей. Иерархическая модель представляет собой неориентированный граф, в вершинах которого располагаются сегменты (или типы сегмента). Особенностью такой модели является то, что каждый сегмент может иметь не более одного предка, произвольное количество потомков и, по крайней мере, одно поле. Сегмент, который не имеет потомков, называют листовым сегментом . Иерархическое дерево начинается с одного сегмента, называемого корневым сегментом . Очень важно, что каждый сегмент должен иметь свое уникальное имя или идентификатор.
На рисунке 1.1 схематически представлена иерархическая структура. Узлы (сегменты) соединены друг с другом связующими дугами. Сегмент A является корневым сегментом. Сегменты B, E, H, J, I являются листовыми сегментами. Каждый сегмент, при этом, может содержать произвольное количество полей.
Для иерархической модели данных выделяют два языковых средства:
· язык описания данных
· язык модификации данных
Описание базы данных предполагает описание всех ее сегментов и установление связей между ними.
Рис .1.1. Иерархическая структура
Пример иерархической структуры. Иерархическая модель довольно удобна для представления предметных областей, так как иерархические отношения довольно часто встречаются между сущностями реального мира. Но иерархическая модель не поддерживает отношения «многие ко многим», когда множество объектов одного типа связаны с множеством объектов другого типа. Предположим, что требуется построить модель отношения между множеством собственников жилья и множеством квартир. Если основной вопрос будет заключаться в определении того, каким жильем владеет тот или иной собственник, то естественно взять в качестве родительских узлов данные о собственнике. При этом каждый сегмент - собственник будет связан с N узлами – квартирами. Таким образом, по собственнику мы легко найдем все квартиры, которые находятся в его собственности. Однако проблема заключается в том, что у одной и той же квартиры может быть несколько собственников. Т.е. одна и та же квартира может встречаться в разных деревьях. В результате решения таких задач, как получение списка всех квартир, или получения всех собственников конкретной квартиры, будут уже не столь очевидными. Кроме того, сложной выглядит даже операция удаления из базы конкретной квартиры, поскольку для этого придется просматривать все деревья. Можно, конечно, построить параллельно деревья, в которых родительскими сегментами будут данные о квартирах, а порождаемыми сегментами – данные о владельцах, но в результате мы получим еще избыточность данных, что породит дополнительную проблему их согласованности.
Основной единицей обработки в иерархической модели является сегмент. К сегментам могут применяться такие операции как запомнить , модифицировать , удалить , извлечь , найти . Операция поиска сводится к одной из возможных процедур обхода дерева. Иерархические СУБД поддерживают, обычно, правило: никакой сегмент не может существовать без своего родителя (исключая корневой сегмент). Подобные правила, поддерживаемые СУБД, называют ограничениями целостности .
Особенности и сравнение моделей .
Сетевая модель данных
Отличие сетевой структуры от иерархической заключается в том, что каждый элемент в сетевой структуре может быть связан с любым другим элементом (см. рис. 2.3). Пример простой сетевой структуры показан на рис. 2.4.
Достоинством сетевой модели данных является возможность эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности.
Недостатком сетевой модели данных являются высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе.
Иерархическая модель данных.
Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Графическим способом представления иерархической структуры является дерево (см. рис. 2.1).
К достоинствам иерархической модели данных относятся эффективное использование памяти ЭВМ и неплохие показатели времени выполнения операций над данными.
Недостатком иерархической модели является ее громоздкость для обработки информации с достаточно сложными логическими связями.
Вопрос № 2
Накопители на жестких магнитных дисках . Назначение . История развития .
История развития устройств хранения данных на магнитных носителях.
Долгое время основным устройством хранения данных в компьютерном мире были перфокарты. И только в 1949 году группа инженеров и исследователей компании IBM приступила к разработке нового устройства хранения данных. Именно это и стало точкой отсчета в истории развития устройств магнитного хранения данных, которые буквально взорвали компьютерный мир. 21 мая 1952 года IBM анонсировала модуль ленточного накопителя IBM 726 для вычислительной машины IBM 701. Четыре года спустя, 13 сентября 1956 года, небольшая команда разработчиков все той же IBM объявила о создании первой дисковой системы хранения данных — 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control). Эта система могла хранить 5 млн символов (5 Мбайт!) на 50 дисках диаметром 24 дюйма (около 61 см). В отличие от ленточных устройств хранения данных, в системе RAMAC запись осуществлялась с помощью головки в произвольное место поверхности диска. Такой способ заметно повысил производительность компьютера, поскольку данные записывались и извлекались намного быстрее, чем при использовании ленточных устройств.
Накопители на жестких магнитных дисках ( НЖМД )
Накопитель на жестких магнитных дисках - это устройство, предназначенное для долговременного хранения операционных систем, ежедневно используемых программ и данных. По способу записи и чтения информации винчестеры относятся к магнитным накопителям. Другие названия: жесткий диск, винчестер, HDD (Hard Disk Drive).Накопитель содержит один или несколько дисков (Platters), т.е. это носитель, который смонтирован на оси - шпинделе, приводимом в движение специальным двигателем (часть привода).
Основные характеристики накопителей на жестких магнитных дисках.
информационная ёмкость;
скорость обмена информацией;
надёжность хранения информации;
не высокая стоимость.

Все файлы, размещенные на НЖМД, будут сохраняться без каких-либо потерь независимо от того, включен компьютер или нет. Любые файлы могут быть скопированы, а программы проинсталлированы на НЖМД, чтобы доступ к ним был более быстрым, простым и удобным.
Мультимедийная революция привела к тому, что на рынок хлынул поток дешевых и мощных цифровых видеокамер, сканеров и видеорекордеров, благодаря которым можно создавать и хранить изображения, занимающие тысячи мегабайт дискового пространства. На диск можно переписать особо важную или конфиденциальную информацию и убрать его подальше от посторонних глаз. Создавая резервную копию редко используемых данных, можно смело удалить исходные данные, освободив тем самым занятое ими рабочее пространство жесткого диска. При необходимости нужные файлы данных всегда можно восстановить из резервной копии. Кроме того, копирование данных позволяет совместно использовать большие объемы информации.

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать полную версию