Основы информатики

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Структура информационных систем

Из определения в частности следует, что в информационной системе имеется два компонента: программное обеспечение и электронное информационное хранилище. Обратимся к рисунку 1, где сказанное представлено в графическом виде.

Любая информационная система рассчитана на использование ее в какой-либо профессиональной области. Значит ИС рассчитана на взаимодействие, с какими либо пользователями. Причем под пользователями в общем случае следует понимать не только людей, но и другие информационные системы, с которыми данная ИС обменивается информацией.

Блок ПО (программное обеспечение) поделен на рисунке 1 на три части: ИП - интерфейс пользователя, ИД - интерфейс с данными, БЛ - бизнес логика. Конечно, данное деление в общем случае является условным, и не означает, что в реальном программном обеспечении можно явно выделить все три части. Однако умозрительное наличие таких частей вытекает из очень простого рассуждения. Если программа взаимодействует с пользователем и данными, значит, какая-то ее часть (логика) отвечает за это взаимодействие. С другой стороны, как мы впоследствии будем неоднократно убеждаться, структура хранения данных практически никогда не совпадает со структурой данных, представляемых пользователю.

Следовательно, в программном обеспечении должно быть предусмотрено преобразование информации из одного формата к другому и обратно. Вот эта часть программного обеспечения, которую мы выделили чисто логически и принято называть бизнес логикой.

Рис. 1. Структура информационной системы

Формально информационные системы можно разделить на автономные и сетевые. Причем к сетевым информационным системам мы относим и такие, которые эпизодически синхронизируют свои информационные хранилища с другими хранилищами посредством каких-либо каналов связи (в том числе и посредством переносных устройств внешней памяти). Спрос на автономные ИС не велик, в силу почти полного отсутствия несетевых компьютеров. Таким образом, встает вопрос о том, какую роль играет компьютерная сеть в построении информационных систем.

Основным сервисом локальных компьютерных сетей является файловый сервис, осуществляемый файловыми серверами. Файловый сервер предназначен для того, чтобы хранить файлы и предоставлять к ним доступ пользователям сети. Поэтому естественным решением построения информационной системы это расположение информационного хранилища на файловом сервере. Все программное обеспечение информационной системы будет располагаться, таким образом, на сетевых компьютерах.

Пользователи компьютерной сети, на компьютерах которых будет установлено программное обеспечение информационной системы, получат, таким образом, одновременный доступ к информационному хранилищу. Такая архитектура информационной системы называется файл-серверной.

Данная архитектура широко применяется для создания информационных систем с относительно небольшим количеством одновременно работающих пользователей (несколько десятков). Причина такого ограничения заложена в том, что все программное обеспечение, в том числе те его модули, которые отвечают за обработку данных, располагаются на каждом из сетевых компьютеров. Таким образом, для выполнения операций с данными необходимо получить копию этих данных на сетевой компьютер. Разумеется, это приводит к увеличению сетевого трафика. К тому же в обработке данных, таким образом, оказываются, задействованы и сетевые компьютеры, и локальная сеть и, конечно, сам файловый сервер.

Для построения информационных систем с большим количеством пользователей применяется другая архитектура. Эта архитектура базируется на использовании серверов баз данных. Особенностью серверов баз данных заключается в их способности выполнять специальные запросы к данным. Язык запросов устроен таким образом, что одна команда этого языка может заключать в себе множество элементарных операций над данными. Таким образом можно значительно снизить сетевой трафик, а для увеличения производительности информационной системы потребуется увеличения производительности только сервера баз данных. Кроме этого современные сервера баз данных позволяют хранить на стороне сервера программные модули (хранимые процедуры, триггеры и др.), которые по команде со стороны пользователя (клиента) могут быть запущены на выполнение. В результате, появляется реальная возможность выполнять на стороне сервера не только обработку данных (см. рис. 1), но и другие действия. Теперь, вновь посмотрев на рис. 1, мы видим, что программное обеспечение ИС может быть реально, а не умозрительно, разделено на две половины. На стороне пользователя теоретически может остаться только ПО, отвечающее за интерфейс пользователя. Такое построение архитектуры ИС, когда программное обеспечение делится на две половины между пользовательским компьютером и сервером баз данных называют технологий «клиент-сервер», а архитектура ИС - клиент-серверной. Клиент, в котором реализован только пользовательский интерфейс называется тонким клиентом, в противном случае клиент называется толстым.

Важным плюсом использования серверов баз данных является возможность встроить развитую систему безопасности сервера в систему безопасности информационной системы. В частности сервера баз данных позволяют четко разграничить доступ различных пользователей к объектам информационного хранилища, журналировать все действия производимые пользователем, интегрировать систему безопасности ИС с системой безопасности компьютерной сети и т.д.

Клиент-серверные ИС можно разделить на два класса:

Информационные системы, не использующие программные модули на стороне сервера баз данных. Среди серверов баз данных еще встречаются экземпляры, не поддерживающие использование хранимых процедур и триггеров. К таковым, в частности, до последнего времени относилась такая СУБД как MySQL. В таких системах запрос полностью формируется на стороне клиента, а затем передается для выполнения на сервер.

Информационные системы, использующие программные модули на стороне сервера баз данных. В качестве таких программных модулей в первую очередь используются хранимые процедуры и триггеры. Обычно программные модули на стороне сервера пишутся на языке, являющимся расширением языка SQL, но допускается также подключение исполняемых модулей.

Информационная система, построенная по технологии клиент-сервер, называется еще двухуровневой информационной системой. Информационные же системы файл-серверного типа можно таким образом назвать одноуровневыми или монолитными.

Рис. 2. Трехуровневая архитектура информационной системы

Количество уровней (слоев) программного обеспечения может быть больше двух. Так в электронной сети Интернет информационные системы строятся в виде трехуровневой системы (см. рис. 2). В качестве клиента в большинстве случае выступает обыкновенный web-браузер. Программное обеспечение на стороне web-сервера служит посредником между клиентом и сервером баз данных. Поскольку с самого сервера баз данных можно обращаться с запросами к другим серверам, то теоретически может быть построена система, имеющая более чем три уровня. Возможно также отделение кода обработки данных от самих данных. Отделенный, таким образом код, помещается на так называемый сервер приложений. Выделение сервера приложений увеличивает сетевой трафик, но зато позволяет более эффективно управлять системой.

2. Модульное программирование

Модульное программирование основано на понятии модуля - логически взаимосвязанной совокупности функциональных элементов, оформленных в виде отдельных программных модулей. Модуль характеризуют:

- один вход и один выход;

- функциональная завершенность;

- логическая независимость (результат работы программного модуля зависит только от исходных данных, но не зависит от работы других модулей);

- слабые информационные связи с другими модулями;

- обозримый по размеру и сложности программный элемент. Каждый модуль состоит из спецификации и тела. Спецификация определяет правила использования модуля, а тело - способ реализации процесса обработки.

Состав и вид программных модулей, их назначение и характер использования в программе в значительной степени определяются инструментальными средствами. Например, применительно к средствам СУБД отдельными модулями могут быть экранные формы, отчеты, макросы и др.

Основная идея модульного программирования - разбиение программы на последовательность модулей, каждый из которых выполняет одно или несколько действий. Единственное требование к модулю чтобы его выполнение всегда начиналось с первой команды и всегда закапчивалось на самой последней (то есть, чтобы нельзя было попасть на команды модуля извне и передать управление из модуля на другие команды в обход заключительной).

Алгоритм на выбранном языке программирования записывается с помощью команд описания данных, вычисления значений и управления последовательностью выполнения программы.

Переменные и константы. Реальные данные, с которыми работает программа, - это числа, строки и логические величины (аналоги 1 и 0, «да» и «нет», «истина» и «ложь»). Эти типы данных называют базовыми.

Каждая единица информации хранится в ячейках памяти компьютера, имеющих свои адреса. На практике заранее неизвестно, в каких конкретно ячейках памяти во время работы программы будут записаны ее данные, поэтому в языках программирования введено понятие переменной, позволяющее отвлечься от конкретных адресов и обращаться к содержимому памяти с помощью идентификатора или имени - как правило, последовательности, содержащей английские буквы, цифры, символы подчеркивания и начинающейся не с цифры.

Это имя будет указывать назначение, о реальном адресе и способе хранения которого можно забыть. В процессе работы программы содержимое соответствующих ячеек можно менять, обращаясь к переменной по имени.

Лучше выбирать такие названия, которые отражают назначение данной переменной.

Кроме имени и значения, переменная обычно имеет тип, определяющий, какая информация хранится в данной переменной (число, строка и т.д.). В зависимости от объема памяти, отведенного для хранения значения переменной, оно должно укладываться в допустимый диапазон. Например, значение типа «байт» имеет диапазон от 0 до 255.

Переменные с указанием их типа можно вводить в программу с помощью специальных команд описания (объявления, декларации). Это позволяет компилятору организовать эффективное хранение и обработку данных и повышает ясность исходных тестов. Каждый тин описывается своим ключевым словом. Значения переменных разных типов допускается преобразовывать друг в друга в соответствии с соглашениями языка программирования. Такой процесс называется приведением типов.

Переменные могут существовать на всем протяжении работы программы - тогда они называются статическими, а могут создаваться и уничтожаться на разных этапах ее функционирования - такие переменные называются динамическими. Все остальные данные в программе, значение которых не меняется па протяжении ее работы, называются константами или постоянными.

Арифметические операции. Для записи арифметических действий используются арифметические операторы. В некоторых языках программирования они считаются не операторами, а операциями, предназначенными для вычисления значения выражения, но не влияющими на другие значения и не сказывающимися на ходе выполнения программы.

К основным арифметическим операциям относятся: + (сложение), - (вычитание), * (умножение), / (деление).

3. Операции с фрагментами текста

Выделение фрагментов текста

В процессе редактирования и форматирования текста приходится выполнять операции над отдельными фрагментами текста - перемещать их, копировать, удалять, менять гарнитуру шрифта или параметры абзаца. При этом фрагменты текста необходимо предварительно выделить.

Для выделения фрагмента текста можно использовать мышь и клавиатуру.

Выделение фрагмента при помощи мыши

Протаскивание по тексту мыши при нажатой левой кнопке выделяет фрагмент.

Двойной щелчок левой кнопкой мыши выделяет слово.

Щелчок при нажатой клавише Ctrl выделяет предложение.

Тройной щелчок левой кнопкой мыши выделяет абзац.

Щелчок мышью на левом поле страницы (называемом областью выделения) выделяет строку.

Для выделения нескольких строк нужно протащить мышь при нажатой левой кнопке по левому полю.

Вертикальный блок текста выделяется левой кнопкой мыши при нажатой клавише Alt.

Выделение фрагмента при помощи клавиатуры

Клавишами-стрелками (-> и <-) при нажатой клавише Shift выделяют текст посимвольно от текущего положения курсора в указанном направлении. Клавишами-стрелками при нажатой клавише Shift выделяют текст построчно от текущего положения курсора в указанном направлении.

Клавишами Page Up (Page Down) при нажатой клавише Shift выделяют текст, видимый на экране, выше (ниже) позиции курсора.

При включенном индикаторе ВДЛ в строке состояния выделение выполняется щелчком мыши или клавишами-стрелками или клавишами Page Up или Page Down.

Чтобы выделить полностью весь текст документа, нужно выполнить команду меню Правка =>Выделить все или использовать сочетание клавиш Ctrl+A.

Копирование и перемещение фрагментов текста

Для копирования (перемещения) выделенных фрагментов текста используют способы, принятые в Windows для копирования (перемещения) любых объектов, - перетаскивание мышью и использование буфера обмена.

Использование мыши

Предварительно надо дать команду Сервис=>Параметры и на вкладке Правка установить флажок Использовать перетаскивание текста.

На близкое (видимое на экране) расстояние выделенный фрагмент можно перетащить левой или правой кнопкой мыши. На выделенном фрагменте указатель мыши приобретает форму стрелки. Именно при таком указателе можно выполнять перетаскивание.

Перетаскивание левой кнопкой мыши перемещает фрагмент. Для выполнения операции копирования нужно при этом удерживать клавишу Ctrl.

Перетаскивание правой кнопкой мыши вызывает контекстное меню, в котором выбирают нужную команду.

Использование буфера обмена

Чтобы скопировать (переместить) фрагмент в любое место документа или в другой документ, используют буфер обмена. Для этого нужно выполнить следующие действия:

Выделить фрагмент;

Поместить фрагмент в буфер обмена (командой Копировать или Вырезать);

Установить курсор в место вставки фрагмента;

Вставить фрагмент из буфера обмена (командой Вставить).

Помещение фрагмента в буфер обмена и вставку из буфера обмена можно выполнить разными способами:

Выбрать в меню Правка команды Копировать или Вырезать (для помещения в буфер) и Вставить (для вставки из буфера);

Выбрать в контекстном меню выделенного фрагмента команды Копировать или Вырезать, а в позиции вставки фрагмента команду Вставить.

Выполнить эти команды, щелкая на соответствующих кнопках в панели инструментов:

 Копировать

 Вырезать

 Вставить

Использовать сочетания клавиш:

Ctrl +C - копировать,

Ctrl+X - вырезать,

Ctrl+V - вставить.

4. Функциональные возможности систем управления базами данных

информационный сеть программа база

СУБД общего назначения - это сложные программные комплексы, предназначенные для выполнения всей совокупности функций, связанных с созданием и эксплуатацией базы данных информационной системы. Рынок программного обеспечения ПК располагает большим числом разнообразных по своим функциональным возможностям коммерческих систем управления базами данных общего назначения, а также средствами их окружения практически для всех массовых моделей машин и для различных операционных систем.

- Производительность

- Обеспечение целостности данных на уровне базы данных

- Обеспечение безопасности

- Работа в многопользовательских средах

- Импорт-экспорт (Эта характеристика отражает:

возможность обработки СУБД информации, подготовленной другими программными средствами;

возможность использования другими программами данных, сформированных средствами рассматриваемой СУБД).

- Доступ к данным SQL (Язык запросов SQL (Structured Query Language) реализован в целом ряде популярных СУБД для различных типов ЭВМ либо как базовый, либо как альтернативный. В силу своего широкого использования является международным стандартом языка запросов.)

- Возможности запросов и инструментальные средства разработки прикладных программ.

5. Языки программирования для интернета: HTML, Perl, Tcl/Tk, VRML

С активным развитием глобальной сети было создано немало реализаций популярных языков программирования, адаптированных специально для интернета. Все они отличаются характерными особенностями: языки являются интерпретируемыми, интерпретаторы для них распространяются бесплатно, а сами программы - в исходных текстах. Такие языки называют скрипт-языками.

HTML. Общеизвестный язык для оформления документов. Он очень прост и содержит элементарные команды форматирования текста, добавления рисунков, задания шрифтов и цветов, организации ссылок и таблиц. Все Wefe-страницы написаны на языке HTML или используют его расширения.

Perl. В 80-х годах Ларри Уолл разработал язык Perl. Он задумывался как средство эффективной обработки больших текстовых файлов, генерации текстовых отчетов и управления задачами. По мощности Perl значительно превосходит языки типа Си. В него введено много часто используемых функций работы со строками, массивами, всевозможные средства преобразования данных, управления процессами, работы с системной информацией и др.

Тсl/Тк. В конце 80-х годов Джон Аустираут придумал популярный скрипт-язык Тcl и библиотеку Tk. В Tcl он попытался воплотить видение идеального скрипт-языка. Язык Tel ориентирован на автоматизацию рутинных процессов и состоит из мощных команд, предназначенных для работы с абстрактными нетипизированными объектами. Он независим от типа системы и при этом позволяет создавать программы с графическим интерфейсом.

VRML. В 1994 году был создан язык VRML для организации виртуальных трехмерных интерфейсов в Интернете. Он позволяет описывать в текстовом виде различные трехмерные сцены, освещение и тени, текстуры (покрытия объектов), создавать свои миры, путешествовать по ним, «облетать» со всех сторон, вращать в любых направлениях, масштабировать, регулировать освещенность и т.д.

Список литературы

1 Симонович С.В. Информатика. Базовый курс, М., 2004

2 Румянцева Е.Л., Слюсарь В.В. Информационные технологии. М., 2007

3 Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия компьютера 2011, М., 2011

4 Романова Ю.Д. Информатика и информационные технологии, М., 2008.

Размещено на Allbest.ru