Режимы и технологии работы с базами данных

Система управления базами данных имеет два режима работы: проектировочный и пользовательский. Первый режим предназначен для создания или изменения структуры базы данных и создания инструментов для ввода, отбора, анализа и вывода данных. Во втором режиме происходит использование ранее созданного аппарата для наполнения базы данных или получения данных из нее.

Соответственно с базами данных работают две категории исполнителей: проектировщики и пользователи. Задача проектировщиков состоит в разработке структур таблиц базы данных и согласовании ее с заказчиком. Кроме таблиц проектировщики разрабатывают инструменты, предназначенные, с одной стороны, для автоматизации работы с базой, а с другой стороны - для ограничения функциональных возможностей работы с базой (если это необходимо из соображений безопасности). Проектировщики не наполняют базу конкретными данными (заказчик может считать их конфиденциальными и не предоставлять посторонним лицам).

Разные типы пользователей получают исходную базу данных от проектировщиков и занимаются ее наполнением и использованием. В общем случае пользователи не имеют средств доступа к управлению структурой базы – только к данным, да и то не ко всем, а к тем, работа с которыми предусмотрена на конкретном рабочем месте и(или) с конкретным паролем. (За выполнением этих требований и сохранением целостности базы данных следит в компьютерных сетях администратор базы данных).

Одной из первых сетевых технологий работы с базами данных являлась технология «файл – сервер» (рис.18), в соответствии с которой на компьютере пользователя сети (рабочей станции) вместе с прикладными программами пользователя (приложениями) находилась СУБД. Компьютер, обслуживающий все рабочие станции (сервер) содержит базу данных и ту же СУБД. С помощью находящейся на компьютере пользователя СУБД пользователь подавал по каналам связи запросы серверу на нужный ему файл из базы данных, получал его с помощью СУБД сервера, и далее СУБД на рабочей станции обрабатывала файл и передавала приложениям.

Рис. 18 Технология «файл-сервер».

Часто из файла, затребованного СУБД рабочей станции для работы приложения, не требуются все данные, а лишь их незначительная часть (например, одна строка из таблицы, содержащей 1000 строк). Передача большого объема ненужной информации приводит к необоснованно высокой нагрузке на сеть и, как следствие, низкой скорости обслуживания пользователей сети. С другой стороны, наличие собственной СУБД на рабочей станции, осуществляющей обработку полученного из базы данных файла, требует высокой производительности процессора и большого объема памяти, что приводит к высокой стоимости рабочих станций.

Более перспективной технологией работы с базами данных в компьютерных сетях является технология «клиент-сервер». Основная идея технологии клиент-сервер – разделить основные функции по обработке информации между прикладной программой пользователя и частью СУБД, расположенной вместе с базой данных на сервере. Одно из воплощений технологии клиент-сервер (двухзвенная архитектура) изображена на рис. 19

Рис. 19 Двухзвенная архитектура клиент-сервер.

Пользователь рабочей станции, прикладной программе которого необходимы данные, отобранные из базы данных по определенному критерию, обращается с помощью клиентской части СУБД с соответствующим запросом. Этот запрос передается по каналам связи серверной части СУБД. Серверная часть СУБД обрабатывает этот запрос и передает результат его обработки по каналам связи клиентской части СУБД. Клиентская часть СУБД выдает ответ на запрос в удобной для прикладной программы форме.

Другим воплощением технологии клиент-сервер является 3^х звенная технология («тонкий клиент») (см. рис. 20). Согласно этой технологии пользователь не имеет на своем компьютере прикладных программ и клиентской части СУБД, а выдает запросы на информацию из базы данных и получает результаты обработки выданной СУБД информации прикладными программами с помощью специальной программы «браузер». Браузер общается с базой данных и СУБД, находящимися на основном сервере, через 3^ье звено – сервер приложений, на котором находятся прикладные программы. Сервер приложений переводит запросы пользователя на язык СУБД и передает их в этом виде серверу баз данных. В сервере баз данных происходит обработка запроса и выдача требуемой информации серверу приложений для дальнейшего использования этой информации прикладными программами и передаче результатов работы прикладных программ браузеру пользователя в нужной форме.

Рис. 20 Трехзвенная архитектура клиент-сервер.

Проектирование баз данных во многих СУБД осуществляется с использованием языка SQL (Structured Query Language) и его модификаций. Пользователям же СУБД изучать его не требуется. Операции выполняются ими в среде СУБД путем выбора предлагаемых вариантов возможных запросов – инструментов, которые проектировщики запрограммировали на основе требований пользователей – заказчиков базе данных - заранее.

Запросы служат для извлечения данных из таблиц и предоставления их пользователю в удобном виде. С помощью запросов можно выполнять преобразование данных по заданному алгоритму, создавать новые таблицы, выполнять автоматическое наполнение таблиц данными, импортированными из других источников, выполнять простейшие вычисления в таблицах и многое другое. На рис. 22 и 23 приведены примеры получения новых таблиц из исходной (рис.21) по критериям сортировки соответственно по наименованию оборудования и стоимости оборудования.

Рис 21 Исходная таблица заказа оборудования

Рис 22 Таблица заказа оборудования, отсортированная по названию оборудования по алфавиту

Рис 23 Таблица заказа оборудования, отсортированная по стоимости оборудования

Основные понятия компьютерной графики

Компьютерная графика изучает методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее). Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности.

В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальну.

Для растровых изображений состоящих из точек, особую важность имеет понятие разрешения, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины (для экранных копий точку растра принято называть пикселом).

Рис. 24. Пример использования растра (пиксела)

В векторной графике базовым элементом является линия (обладает свойствами: формой, толщиной, цветом, начертанием). Линия описывается математически как единый объект, и потому объем данных для отображения объекта средствами векторной графики существенно меньше, чем в растровой графике.

Рис.25.Объекты векторной графики.

Фрактальная графика, как и векторная, основана на математических вычислениях. Однако базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранится, и изображение строится исключительно по уравнениям. Таким способом строят как простейшие регулярные структуры, так и сложные иллюстрации, имитирующие природные ландшафты и трехмерные объекты.

Рис. 26. Пример фрактального объекта

Отдельным предметом считается трехмерная (3D) графика, изучающая приемы и методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. В ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений.

Рис.27. Пример Рис.28. Ин

трёхмерной графики женерная графика

Особенности цветового охвата характеризуют понятия: черно-белая и цветная графика. На специализацию в отдельных областях указывают названия некоторых разделов: инженерная графика, научная графика, Web-графика, компьютерная полиграфия и прочие.

Важным компонентом компьютерной графики является анимация, основанная на вычислении или (и) задании (с помощью, например, кинотехнологий) параметров движения графических объектов. Компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики.

Компьютерные сети

Основные понятия компьютерных сетей

Компьютерная сеть – физическое соединение двух или более компьютеров. Для создания компьютерных сетей необходимы аппаратное обеспечение (сетевое оборудование) и программное обеспечение (сетевые программные средства). Простейшее соединение двух компьютеров для обмена данными называется прямым соединением.

Назначение компьютерных сетей – обеспечение совместного доступа участников сети к общим ресурсам. Ресурсы бывают трех типов: аппаратные, программные и информационные. При работе в компьютерной сети любого типа одновременно происходит совместное использование всех типов ресурсов.

Так например, все участники сети могут совместно использовать общее устройство печати (сетевой принтер) или, например, ресурсы жёстких дисков выделенного (непользовательского) компьютера (сервера). (Компьютеры пользователей сети принято называть рабочими станциями). Компьютерные сети, в которых нет выделенного сервера, а все локальные компьютеры могут общаться друг с другом «на равных правах» (обычно это небольшие сети), называются одноранговыми.

Основной задачей, решаемой при создании компьютерных сетей, является обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости программного и информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этой задачи относится к области стандартизации и основано на так называемой модели OSI (модель взаимодействия открытых систем – Model of Open System Interconnections). Она создана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO (International Standards Organization).

Согласно модели OSI/ISO архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях (общее чис-ло уровней – до семи). Обмен данными в системах связи происходит путем их перемещения с верхнего уровня (прикладного, на котором пользователь взаимодействует с вычислительной системой) на нижний (физический, на котором обеспечивается обмен сигналами между устройствами), затем транспортировки и обратным воспроизведении-ем на компьютере клиента в результате перемещения с нижнего уровня на верхний.

Рис.29. Простейшая модель обмена данными в компьютерной сети

Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты, называемые протоколами *¹.

В соответствии с используемыми протоколами компьютерные сети разделяются на локальные (LAN - Local Area Network), объединяющие компьютеры одного помещения, этажа, группы компактно расположенных сооружений и использующие единый комплект протоколов для всех участников, и глобальные (WAN - Wide Area Network), объединяющие как отдельные компьютеры, так и отдельные локальные сети, использующие разные протоколы.

Для связи между собой нескольких локальных сетей, работающих по разным протоколам, служат специальные средства, называемые шлюзами. Шлюзы могут быть как аппаратными (шлюзовый сервер), так и программными (компьютерная программа).

При подключении локальной сети предприятия к глобальной сети важную роль играет понятие сетевой безопасности. В частности, должен быть ограничен доступ в локальную сеть для посторонних, а также выход пользователей, не имеющих соответствующих прав, в глобальную сеть.

Для обеспечения безопасности между локальной и глобальной сетью устанавливается брандмауэр. Брандмауэром может быть специальный компьютер или компьютерная программа, препятствующая несанкционированному доступу.