Этапы выполнения задач табулирования функции

Пример приведения таблицы к четвертой нормальной форме

Пример приведения таблицы к нормальной форме Бойса—Кодда

Пример приведения таблицы ко второй нормальной форме

Пример приведения таблицы к первой нормальной форме

Структурная схема ПК

ИЛИ

И

Классификация рекламы табл.1.

Тема: Классификация рекламы

ТЕМА: Классификация телевизионной рекламы

Г. Санкт-Петербург

Разработал: кандидат военных наук, доцент Егоров С.В.

Место: Лекционный зал

Время: 2 часа

Лекция № 7

Тема: ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ сетей передачи данных

Введение

Эффект, достигаемый за счет применения вычислительной техники, возрастает при увеличении масштабов обработки данных, т. е. концентрации по возможности больших объемов данных и процессов их обработки в рамках одной технической системы. Крупномасштабные системы обработки данных можно создавать, повышая мощность ЭВМ или объединяя многие ЭВМ в вычислительные комплексы и сети. Комплексирование средств вычислительной техники позволяет создавать широкую номенклатуру высокопроизводительных отказоустойчивых систем обработки данных и рассматривается как одно из перспективных направлений развития вычислительной техники.

Методы проектирования и эксплуатации вычислительных комплексов, систем и сетей разрабатываются в рамках теории вычислительных систем. При этом считается, что термин «вычислительная система» охватывает и вычислительные, и управляющие, и информационно-измерительные системы, построенные на основе ЭВМ, многомашинных и многопроцессорных комплексов и вычислительных сетей. Характерная черта теории вычислительных систем – системотехнический подход к исследованию. Основной принцип системотехники – представление системы как совокупности всех ее частей в тесной связи с окружающей средой и взаимообусловленности всех свойств системы, таких, как производительность, надежность и стоимость. Поэтому в теории вычислительных систем технические средства и программные (операционная система и прикладное программное обеспечение) рассматриваются во взаимосвязи и свойства системы оцениваются как совокупность свойств технических и программных средств.

Естественно, что при системотехническом подходе к сложным объектам, какими являются вычислительные системы, комплексы и сети, необходимо ограничивать глубину исследования их организации и процессов функционирования и в качестве элементов систем рассматривать процессоры, каналы ввода – вывода, запоминающие и периферийные устройства, а во многих случаях – ЭВМ, многопроцессорные и многомашинные комплексы. Этот уровень представления вычислительных систем, комплексов и сетей – наиболее характерная черта системотехнического подхода в вычислительной технике.

1. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Проектирование вычислительных систем – создание комплекта конструкторской и программной документации, необходимой для производства и эксплуатации.

Цель проектирования, назначение проектируемой системы, исходные данные к технические требования устанавливаются техническим заданием. В технических требованиях задаются: функции системы и, возможно, характеристики рабочей нагрузки; состав и характеристики источников и приемников данных (устройств ввода–вывода), а также их территориальное размещение; характеристики системы – производительность, емкость памяти, надежность, стоимость, массогабаритные и энергетические; необходимые режимы функционирования системы (режимы обработки данных); условия эксплуатации и другие факторы, существенные для систем того или иного назначения. В зависимости от предварительной проработки принципов построения технические требования к системе могут задаваться с разной степенью детализации. Функции, возлагаемые на систему, задаются описанием состава задач, для решения которых предназначена система, и при наличии более подробных данных – характеристиками задач, определяющими потребности задач в памяти, процессорной обработке и средствах ввода–вывода. Кроме того, могут быть заданы архитектура системы (ЭВМ, комплекса, сети), технические и программные средства, стадии проектирования.

Стадии проектирования установлены ГОСТ 2.103–68: техническое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочая конструкторская документация. Техническое предложение – совокупность конструкторских документов, содержащих техническое и экономическое обоснование проекта как результат анализа различных вариантов построения системы, а патентных исследований. Техническое предложение является основанием для разработки эскизного проекта. Эскизный проект – совокупность конструкторских документов, дающих общее представление о структуре и принципе функционирования проектируемой системы и определяющих основные ее параметры. Эскизный проект является основанием для разработки технического проекта или рабочей документации. Технический проект – совокупность конструкторских документов, содержащих окончательное техническое решение и дающих полное представление о проектируемой системе. На основе технического проекта создается комплект рабочей конструкторской документации, предназначенный для изготовления и испытания опытного образца, а также для производства систем.

Вычислительные системы – сложные системы с иерархической организацией структуры и процессов функционирования. Принято выделять следующие основные уровни, представления структуры и функций: системотехнический, схемотехнический и конструкторский.

На системотехническом уровне структура технических средств определяется с точностью до устройств и интерфейсов. Состав программного обеспечения задается перечнем программ, лингвистического и информационного обеспечения системы (языки программирования, управление данными и заданиями, базы и типы наборов данных). Функционирование системы определяется в терминах процессов, реализация которых связана с использованием памяти, устройств, программ и наборов данных. На схемотехническом уровне определяется структура устройств в форме структурных, функциональных и принципиальных электрических схем, детально представляющих организацию отдельных подсистем и устройств системы. Функционирование устройств описывается в виде микропрограмм, временных диаграмм, автоматов, булевых функций и электрических процессов. На конструкторском уровне вычислительная система описывается как совокупность конструктивных единиц – шкафов, секций и типовых элементов замены, связанных между собой кабельными, проводными и печатными соединениями. Многоуровневое представление структур и функционирования позволяет описать вычислительную систему с необходимой полнотой и одновременно в наиболее компактной лаконичной форме.

Вычислительные системы проектируются по схеме «сверху вниз» – от верхних уровней представления структуры и функционирования к нижним, т. е. сначала на системотехническом уровне и затем на схемотехническом и конструкторском. В связи с этим выделяются этапы системотехнического, схемотехнического и конструкторского проектирования вычислительных систем. По завершении системотехнического проектирования разрабатывается параллельно со схемотехническим и конструкторским проектированием программное обеспечение. Порядок разработки и состав программной документации определяется стандартами Единой системы программной документации (ЕСПД).

2. СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Цель системотехнического проектирования – определить следующие аспекты построения вычислительной системы:

1) структуру (конфигурацию) – состав технических средств (ЭВМ, устройства, каналы передачи данных) и связи между ними: (система интерфейсов);

2) режим функционирования – способы взаимодействия пользователей с системой и организацию вычислительных процессов (ввод, хранение, обработка и вывод данных);

3) состав лингвистического, информационного и программного обеспечения и порядок взаимодействия программ;

4) характеристики – производительность, время ответа, надежность, стоимость и др.

Структура, режим функционирования, состав лингвистического, информационного и программного обеспечения должны быть оптимально согласованы с назначением системы, определяемым техническим заданием, и в конечном итоге обеспечивать требуемые характеристики системы.

Современное состояние теории вычислительных систем не позволяет решать все задачи системотехнического проектирования формальными методами, устанавливающими последовательность действий для получения оптимального результата. Поэтому существенная роль отводится эвристическим методам решения, основанным на опыте и интуиции проектировщиков. На практике системотехническое проектирование сводится к решению трех основных задач: выбора и разработки базовой структуры, обеспечения требуемой производительности и надежности. Первая задача – главная, так как при ее решении учитывается назначение системы и требования к производительности и надежности. Задачи обеспечения требуемой производительности и надежности направлены на оптимизацию параметров, структуры системы и технических характеристик устройств и интерфейсов в рамках базовой структуры. При решении этих задач, широко используются модели и методы теории вычислительных систем и теории надежности.

Выбор и разработка базовой структуры. Существует широкая номенклатура систем обработки данных: системы централизованной обработки на основе одной или многих несвязанных ЭВМ, обеспеченных при необходимости средствами теледоступа; многомашинные и многопроцессорные комплексы; глобальные (региональные) и локальные вычислительные сети. Перечисленные системы существенно различаются по производительности и надежности, объему хранимых данных и сложности реализуемых алгоритмов, а также в отношении расширения функциональных возможностей, увеличения производительности и надежности. Если в техническом задании не определен тип вычислительной системы, то первая задача системотехнического проектирования – выбор типа системы, наилучшим образом удовлетворяющего ее назначению. Основные факторы, влияющие на выбор типа системы, – рабочая нагрузка, режим взаимодействия пользователей с системой, требования к надежности и состояние производственно-технической базы, на основе которой предполагается создавать систему.

Рабочая нагрузка определяет потребность задач (пользователей) в ресурсах-памяти, процессорной обработки и ввода – вывода данных. На основе данных о рабочей нагрузке можно приближенно оценить минимальную необходимую емкость оперативной и внешней памяти и тип внешних запоминающих устройств, минимальную необходимую производительность процессоров и пропускную способность подсистемы ввода – вывода. Режим взаимодействия пользователей с системой – пакетная обработка, «запрос – ответ», диалоговый режим и обработка в реальном времени–влияет на уровень загрузки ресурсов системы, состав и число устройств ввода – вывода данных. При пакетной обработке: загрузка процессоров, памяти и системных устройств ввода – вывода оказывается наибольшей и составляет примерно 75–90 %. При обработке данных в режиме «запрос – ответ», диалоговом; режиме и реальном времени для уменьшения времени ответа создается запас производительности устройств обработки и ввода – вывода, а также запас емкости памяти, чтобы сохранить необходимое качество обслуживания при пульсациях нагрузки. За счет этого загрузка основных устройств и памяти системы составляет обычно не более 50–70 %.

Таким образом, исходя из сведений о рабочей нагрузке и. достижимого уровня загрузки устройств определяется примерная потребность в емкости памяти, производительности процессоров и в средствах ввода – вывода. Кроме того, тип данных, обработка которых возлагается на систему, предопределяет тип операций над ними: целочисленной арифметики, с плавающей запятой, десятичной арифметики над полями переменной длины, обработки текстов, матриц и т. д. Эти факторы влияют на выбор типа процессоров и ЭВМ.

Рис. 1. Варианты базовой структуры вычислительных систем

При выборе базовой структуры наиболее сложный момент – анализ состояния производственно-технической базы и возможности использования в проектируемой системе серийно выпускаемых технических средств (ЭВМ, процессоры, внешние запоминающие устройства, устройства ввода–вывода, аппаратура передачи данных и сопряжения каналов с ЭВМ) и существующего программного обеспечения. При проектировании вычислительных систем, за исключением принципиально новых, стремятся в максимальной степени использовать серийно выпускаемые устройства и существующее программное обеспечение, ориентируясь на средства ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ или совместное применение этих средств.

В результате оценки потребностей в ресурсах и анализа состояния производственно-технической базы выбирается и обосновывается базовая структура проектируемой системы. При этом различные варианты построения систем (рис. 1) выравниваются по степени соответствия заданной рабочей нагрузке, требованиям к производительности и надежности с учетом состояния производственно-технической базы. В рамках выбранною варианта детализируются существенные моменты структурной организации и функционирования вычислительной системы: для многомашинных комплексов выбираются способы комплектования ЭВМ. разделения, рабочей нагрузки между ЭВМ и управления процессами, для многопроцессорных комплексов – способ доступа к общей памяти и периферийным устройствам, для вычислительных сетей – способ передачи данных и состав функций. В результате исследований, проводимых на стадиях технического предложения и эскизного проекта, формируется базовая структура вычислительной системы, обеспечивающая необходимую производительность процессорной обработки, надежность, а также режимы обслуживания пользователей.

Обеспечение требуемой производительности.Производительность вычислительной системы зависит от следующих основных факторов: 1) структуры системы; 2) режима функционирования; 3) характеристик рабочей нагрузки. Кроме того, на производительность существенно влияет надежность системы, поскольку в результате отказов часть ресурсов или вся система теряет работоспособность на время восстановления системы.

Обеспечение требуемой производительности в процессе системотехнического проектирования сводится к оценке производительности исследуемых вариантов построения системы, а также к оптимизации структуры и режима функционирования для достижения заданной производительности при минимальной стоимости системы.

Основным инструментом при исследовании производительности являются модели производительности вычислительных систем. Создаваемые модели базируются на эмпирических представлениях о процессе функционирования проектируемой системы и, естественно, не могут превосходить их по сложности. Структура проектируемой системы достаточно полно и точно задается выбранной базовой структурой и воспроизводится в модели с любой необходимой степенью подробности. Однако, формирование представлений о рабочей нагрузке (создаваемой потоками обрабатываемых задач) и системной нагрузке (порождаемой операционной системой при заданном режиме обработки задач и составе рабочей нагрузки) вызывает существенные трудности, обусловленные следующими причинами.

Сведения о рабочей и системной нагрузке проектируемых систем, за исключением специализированных систем с ограниченным и фиксированным набором функций, обычно получают путем измерения нагрузки систем, находящихся в эксплуатации и' обрабатывающих задачи подобного типа. Но даже при наличии представительной статистики, о работе существующих систем перенос имеющихся данных на систему с другой структурой и операционной системой приводит к значительным погрешностям в прогнозировании нагрузки, что связано со следующими обстоятельствами. Во-первых, при различии структуры и характеристик могут измениться принципы обработки данных и режим взаимодействия пользователей с проектируемой системой и, как следствие, характеристики рабочей нагрузки. Так, использование в проектируемой системе оперативной памяти большой емкости может привести к изменению структуры программ и перемещению в оперативную память значительной части операционной системы и данных, в результате чего уменьшится интенсивность обращений к внешней памяти. Использование во внешней памяти проектируемой системы накопителей большой емкости изменяет порядок размещения наборов данных по накопителям и интенсивность обращения к ним. Увеличение числа терминалов приводит к уменьшению объема ввода – вывода данных через системные устройства и т. д.

Во-вторых, существенно влияет на рабочую и системную нагрузку различие операционных систем в проектируемой и существующих вычислительных системах, так как каждая операционная система специфично использует ресурсы оперативной памяти, процессоры и внешнюю память, создавая присущую ей системную нагрузку.

В-третьих, наличие средств телеобработки, возможность распределенной обработки в рамках вычислительной сети, организация данных в виде баз и другие подобные аспекты организации проектируемой системы, отсутствующие в существующих системах, влияют на процессы обработки данных и, следовательно, на характеристики нагрузки.

Таким образом, чем больше отличие проектируемой системы от существующих, тем меньше вероятность корректного воспроизведения рабочей и системной нагрузки в моделях производительности.

Модели производительности строятся с учетом уровня достоверности данных о рабочей и системной нагрузке, которыми располагают проектировщики. При невысокой достоверности данных используются наиболее простые модели и приближенные методы расчета их характеристик. С помощью моделей оцениваются следующие характеристики системы:

1) загрузка ресурсов и при необходимости профиль загрузки;

2) профили процессов, определяющие время пребывания заданий на разных стадиях их выполнения и в очередях;

3) производительность.

Модели должны воспроизводить следующее:

1) состав и технические характеристики основных устройств системы – процессоров, оперативной памяти, внешних запоминающих устройств и, возможно, каналов ввода – вывода и передачи данных;

2) основные параметры режима функционирования – уровень мультипрограммирования и системную нагрузку;

3) параметры нагрузки в однородном представлении или в виде нескольких классов задач, обрабатываемых, например, в пакетном режиме, двух-трех классов задач, обрабатываемых в оперативном режиме.

На стадиях технического предложения и эскизного проектирования, когда основное внимание уделяется выбору структуры системы и самых существенных параметров режима функционирования, погрешность оценки характеристик моделируемой системы на уровне 25–50% считается вполне, удовлетворительной. Поэтому для оценки характеристик проектируемых систем используются наиболее простые аналитические методы и несложные имитационные модели. При этом параметры структуры, режима функционирования и нагрузки воспроизводятся в моделях на уровне средних и редко на уровне средних и дисперсий. При этом, как правило, используется комплекс моделей производительности: общая модель производительности системы в целом и частные модели, воспроизводящие функционирование отдельных подсистем – общей памяти с многоканальным доступом, моноканала, виртуальной памяти и др. Частные модели позволяют оценить характеристики отдельных процессов, существенно влияющих на производительность системы, например вероятность блокировки обращений при доступе к общим модулям оперативной памяти и внешним устройствам, задержку передачи данных через общую шину, частоту страничных сбоев в виртуальной памяти и т. п. Характеристики, полученные с помощью частных моделей, вводятся в общую модель производительности в качестве параметров, представляющих свойства процессов более низких уровней (по сравнению с уровнями процессов, воспроизводимых общей моделью).

Оптимизация проектируемой системы по производительности сводится к согласованию структуры системы и технических характеристик устройств с режимом функционирования системы и рабочей нагрузкой. Согласование означает в основном выявление и устранение узких мест в системе. Узкое место – это ресурс (устройство или память), нехватка которого приводит к недоиспользованию остальных ресурсов системы. Устраняется узкое место путем изменения числа или характеристик соответствующих устройств. Если улучшить характеристики этого ресурса невозможно, изменяют структуру и режим функционирования системы. Например, невозможность увеличения производительности процессора может потребовать многомашинной организация системы, в частности использования сателлитной ЭВМ. При этом с помощью моделей производительности оценивается эффективность различных вариантов построения системы и выбирается вариант, в наибольшей степени соответствующий назначению проектируемой системы.

В результате исследования производительности на стадиях технического предложения и эскизного проекта базовая структура проектируемой системы конкретизируется до значений параметров, определяющих число и технические характеристики устройств, пропускную способность интерфейсов и каналов связи.

Модели производительности необходимы при эскизном и техническом проектировании программного обеспечения для оценки эффективности различных вариантов организации вычислительных процессов. Здесь требуются более детальные модели, чем при разработке базовой структуры системы. В моделях необходимо воспроизводить процессы планирования и выполнения работ, реализуемые управляющими программами операционной системы, и рабочую нагрузку в неоднородном представлении – в виде совокупности классов заданий, обрабатываемых в разных режимах, имеющих приоритеты и использующих различный состав и объем ресурсов, Наиболее подходящими для этой цели являются гибридные модели, в которых рабочая нагрузка и процессы планирования воспроизводятся имитационными, а процессы выполнения задач – аналитическими методами. Имитационные методы позволяют моделировать сколь угодно сложную организацию планирования и выполнения задач и используются для построения моделей производительности, детально отображающих все аспекты функционирования проектируемой системы.

Обеспечение надежности. Требования к надежности определяются назначением вычислительной системы и задаются, как правило, минимальным, допустимым: коэффициентом готовности, характеризующим долю времени, втечение которого система сохраняет работоспособность. В общем случае коэффициент готовности ,где T – средняя наработка на отказ и Т_в – среднее время восстановления. Для систем повышенной надежности, которые должны функционировать непрерывно, требование к надёжности может характеризоваться предельным допустимым числом часов простоя системы в заданный период времени, например 2 часа за 10лет работы. В тех случаях, когда некоторые группы отказов приводят к прекращению обслуживания отдельных пользователей при сохранении работоспособности остальных, требования к. надежности задаются раздельно для подсистем вычислительной системы, обслуживающих часть рабочей нагрузки, и для ядра системы.

Обеспечение надежности системы охватывает все стадии проектирования, производства и эксплуатации системы. Совокупность мероприятий, направленных на повышение надежности системы, оформляются в виде программы обеспечения надежности, в которой предусматриваются необходимые мероприятия, гарантирующие надежность технических и программных средств.

На стадии технического предложения и эскизного проекта оценивается надежность базовой структуры вычислительной системы. Вычисленные показатели сравниваются с требуемыми, и определяется способ повышения надежности системы. Надежность можно увеличить за счет использования высоконадежных элементов, облегчения режима работы элементов и совершенствования технологии изготовления и сборки системы. Другой подход к повышению надежности – обеспечение отказоустойчивости системы за счет резервирования. Резервировать можно технические средства на уровне логических элементов, устройств и ЭВМ или программные средства путем повторной реализации функций на основе одного и того же или разных алгоритмов и создания дополнительных программ для выявления и исправления ошибок. При резервировании технических средств в систему вводится аппаратурный резерв, при резервировании программных средств – временной резерв. Резервирование технических средств может выполняться различными способами – статическим, динамическим и гибридным. При статическом резервировании отказы блокируются автоматически, без изменения структуры и режима функционирования системы. Наиболее распространено тройное статическое резервирование – с использованием схемы голосования (мажоритарной латки), которая формирует результат, соответствующий совпадающим результатам двух из трех модулей, вследствие чего отказ одного модуля не нарушает работоспособность системы. При динамическом резервировании модули оснащаются средствами, контролирующими их работоспособность, и при обнаружении отказа производится реконфигурация системы для подключения резервного модуля или перераспределения функций между исправными модулями системы. Гибридное резервирование основано на совместном использовании принципов статического и динамического резервирования.

Эффективность вариантов повышения надежности оценивается с помощью моделей надежности, создаваемых на основе аппарата теории надежности. Определяются показатели надежности, и прирост надежности сопоставляется с затратами на введение резерва в систему. Путем сравнения вариантов выбирается наиболее, рациональный. Значительные трудности возникают при разделении требований к надежности между частями системы – ее подсистемами и устройствами. Чтобы обеспечить заданную надежность при минимальных затратах, необходимо установить соотношение между надежностью и затратами на ее обеспечение, для каждого типа устройств и подсистем. Оценка затрат производится на основе опыта предыдущих разработок, причем, естественно, с рядом допущений. По этой причине устанавливать требования к надежности подсистем приходится в условиях существенной неопределенности.

Для вычислительных систем характерны сбои в работе, вызванные электромагнитными помехами, пульсацией питания и другими причинами. Действие этих факторов обычно кратковременно. Для обеспечения работоспособности в условиях сбоев в систему встраиваются средства, позволяющие обнаружить ошибки и запускать процедуру восстановления (например, повторение действий). Если процедура восстановления работоспособности выполнена успешно, то причиной ошибки считается сбой и система продолжает функционировать в естественном режиме. В противном случае отказ считается катастрофическим.

В программе обеспечения надежности системы важная роль отводится повышению ремонтопригодности, позволяющей снижать затраты времени и средств на восстановление работоспособности системы. Для повышения ремонтопригодности существует множество способов, реализуемых на всех стадиях проектирования, производства и эксплуатации системы: встраивание в систему эффективных средств контроля и диагностики, унификация конструкций и рациональная их компоновка и др.

3. ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Эксплуатация вычислительной системы (ЭВМ, комплекса или сети) состоит из технического и системотехнического обслуживания системы и использования ее по прямому назначению – для обработки данных.

Техническое обслуживание (техническая эксплуатация) – обеспечение работоспособности системы путем создания требуемых условий эксплуатации (режим электропитания, температурный и др.) и проведения профилактических и ремонтно-восстановительных работ. Основной показатель качества технического обслуживания – коэффициент готовности системы (компонентов), характеризующий долю 'времени, в течение которого система (компоненты) работоспособна. Увеличение коэффициента готовности системы достигается путем сокращения простоев оборудования из-за профилактических и ремонтно-восстановительных работ. На эффективность технического обслуживания наиболее существенно влияют следующие факторы:

1) условия эксплуатации системы (стабильность электропитания, температура, чистота среды и др.):

2) надежность и ремонтопригодность системы, степень совершенства средств контроля и диагностики;

3) режим обслуживания и квалификация обслуживающего персонала;

4) полнота денных о сбоях и отказах технических средств.

Для повышения эффективности технического обслуживания в системах предусматриваются средства накопления данных об ошибках, сбоях и отказах. Данные накапливаются путем регистрации состояния системы в момент ошибки, обнаруживаемой встроенными средствами контроля или программами. Регистрация данных производится операционной системой в специальном системном журнале – области накопителя на магнитных дисках. Данные из системного журнала периодически или при необходимости выводятся на печать и используются обслуживающим персоналом для выявления источников ошибок, сбоев и отказов с целью проведения профилактических и ремонтно-восстановительных работ.

Системотехническое обслуживание (системотехническая эксплуатация) – обеспечение эффективности использования системы, направленное на снижение стоимости обработки данных, повышение производительности системы, качества обслуживания пользователей и др.

Основные задачи системотехнического обслуживания:

1) выбор и адаптация операционных систем, в том числе общесистемного программного обеспечения;

2) настройка операционной системы на рабочую нагрузку – организация и выбор параметров функционирования системы, обеспечивающих требуемое качество обслуживания пользователей и максимальную производительность;

3) совершенствование конфигурации системы – состава устройства и связей между ними.

Все задачи системотехнической эксплуатации сводятся к взаимному согласованию конфигурации, режима функционирования системы и рабочей нагрузки для обеспечения требуемого качества обслуживания пользователей – организации необходимых режимов обработки данных, увеличения производительности, уменьшения времени ответа и стоимости обработки данных.

Выбор операционной системы производится исходя из конфигурации вычислительной системы (производительность процессора, ёмкость оперативной памяти, состав внешней памяти и средств ввода – вывода), потребности в режимах обработки данных (сосредоточенная, телекоммуникационная, сетевая, пакетная, диалоговая и т. д.) и основных свойств рабочей нагрузки (состав и характеристики решаемых системой задач). Операционная система адаптируется к конфигурации вычислительной системы и потребностям пользователей путем генерации варианта, который должен содержать необходимые средства управления устройствами и памятью, способы доступа к данным и обеспечивать требуемые режимы обработки данных. При этом оперативная и внешняя память разделяется на области, предоставляемые системному и прикладному программному обеспечению. В состав общесистемного программного обеспечения включаются необходимые средства автоматизации программирования, отработки символьной и графической информации, управления базами данных, телеобработки и т. д.

Полученный вариант операционной системы определяет возможные режимы функционирований вычислительной системы и обработки данных с точностью до значений параметров, устанавливающих уровень мультипрограммирования, величину кванта процессорного времени, число системных процессов ввода – вывода и другие показатели, которые задаются и изменяются в процессе эксплуатации вычислительной системы путем настройки операционной системы на действующую рабочую нагрузку.

При генерации операционной системы рабочая нагрузка может быть предсказана лишь приблизительно. К тому же она меняется во времени. Поэтому настройка операционной системы на реальную рабочую нагрузку проводится на работающей вычислительной системе и повторяется неоднократно. Цель настройки – повысить производительность системы и обеспечить требуемую оперативность обработки – необходимое время ответа. Настройка сводится к назначению параметров операционной системы: уровня мультипрограммирования, кванта процессорного времени, размеров буферов, алгоритмов планирования заданий и задач, алгоритмов управления памятью и устройствами т. д.

Необходимая для настройки операционной системы информация собирается при эксплуатации вычислительной системы с помощью системы оценки функционирования, содержащей мониторы и средства обработки измерительных данных. Функционирование вычислительной системы оценивается совокупностью следующих характеристик:

1) ресурсоемкости выполненных работ, рабочей и системной нагрузки;

2) загрузки ресурсов системы и структурной загрузки;

3) общесистемных – производительности, времени ответа и профилей процессов.

Путем анализа зарегистрированных Характеристик выявляются перегруженные и недоиспользуемые ресурсы системы и узкие места, негативно влияющие на производительность а время ответа. С помощью настроечных параметров операционной системы можно изменить уровень и структуру загрузки ресурсов профили процессов и, следовательно, производительность и время ответа. Эффект, достигаемый за счет изменения настроечных параметров, прогнозируется либо эвристически, на основе априорных представлений о степени влияния параметров на характеристики системы, либо с помощью моделей производительности.

Существенное влияние на производительность и время ответа оказывает способ размещения информации в памяти системы. Так, интенсивность обращения к внешней памяти сильно зависит от того, какие модули операционной системы объявляются резидентными и размещаются в оперативной памяти. Время доступа к накопителям на магнитных дисках существенно зависит от порядка размещения наборов данных по накопителям и в пределах каждого накопителя. С помощью мониторов определяется интенсивность обращений к каждому из накопителей (тому данных) и набору данных, а также распределение интенсивности обращений по цилиндрам накопителей. За счет перераспределения данных по томам обеспечивается равномерная загрузка внешних запоминающих устройств, а следовательно, уменьшается время доступа к внешней памяти. 3а счет перемещения наборов данных в пределах каждого тома уменьшается время доступа к накопителям [1, 18].

Систематическое проведение работ по измерению и анализу функционирования вычислительной системы и настройке операционной системы позволяет оптимизировать значения настроечных параметров. В таком случае дальнейшая настройка не может дать существенных улучшений и для повышения производительности необходимо совершенствовать конфигурацию системы: увеличивать число устройств или использовать устройства с более высокими характеристиками.

Совершенствование конфигурации вычислительной системы проводится аналогично настройке операционной системы. С помощью измерений получаются необходимые данные о функционировании вычислительной системы, в частности, данные о загрузке устройств. Если загрузка отдельных устройств или групп относительных устройств близка к предельной и настройка операционной системы не способна изменить загрузку, необходимо увеличивать число соответствующих устройств, например накопителей на магнитных дисках, каналов связи, или применять устройства с лучшими характеристиками. Для того чтобы оценить эффект, получаемый за счет совершенствования конфигурации системы, используются модели производительности, с помощью которых прогнозируются характеристики системы и выявляется оптимальный вариант развития конфигурации. Изменение конфигурация влечет необходимость проведения работ по настройке операционной системы на новую конфигурацию и рабочую нагрузку.

Возможности эволюционного развития конфигурации и совершенствования режима обработки для удовлетворения меняющихся требований могут оказаться исчерпанными. Тогда возникает необходимость в качественных изменениях – полной замене ЭВМ на более производительную или предпочтительную по другим характеристикам. Данная задача в практике систематической эксплуатации называется задачей выбора.

В строгой постановке задача выбора является сложной многопараметрической и многокритериальной задачей оптимизации, методы решения которой далеки от завершенности. Практически задача решается в условиях выбора из некоторого числа промышленно освоенных или планируемых к выпуску систем. Основу выбора составляют ресурсные оценки и опыт использования имеющихся средств.

Для выбора должны быть получены следующие данные:

1) 1) об использовании имеющихся ресурсов задачами различных классов;

2) 2) об использовании ресурсов для обеспечения различных режимов обработки (пакетного, оперативного)

Прогноз изменений объема и состава нагрузки, режимов обработки и требований к обслуживанию должен основываться на соответствующих организационных и технико-экономических предпосылках.

Сложность прогнозирования состоит в том, что для получения надежного прогноза необходимо располагать данными о ресурсоемкости различных классов задач и их влиянии на показатели использования ЭВМ. Для получения таких данных необходим анализ всего процесса использования ЭВМ в конкретной сфере применения. Прогноз потребностей в вычислительных ресурсах связывается с планово-экономическими данными, например с планируемым изменением объема выпускаемой продукции или объема проектных и других работ. Результаты прогнозирования должны определять требуемую интенсивность обслуживания для основных типов ресурсов (процессора и устройства ввода-вывода) по каждому классу задач и режиму обработки.

Вторым этапом выбора является сопоставление прогнозируемых потребностей в ресурсах с характеристиками потенциально возможных конфигураций. Первоначально выбирается производительность процессора, которая должна быть достаточной для обработки потока задач. Оценка производительности получается суммированием интенсивности обслуживания по различным классам задач для пакетного и оперативного режима и операционной системы. На основе полученной оценки выбирается номинальная производительность процессора.

Выбор конфигурации системы ввода-вывода состоит в определении состава периферийных устройств, включая канальное оборудование, достаточного для прогнозируемой нагрузки. Необходимо, чтобы пропускная способность ввода-вывода, главным образом дисковой памяти, соответствовала прогнозируемой интенсивности ввода-вывода с учетом ограничений на время ответа для оперативного режима.

Реклама на телевидении и её особенности.

1. Преимущества, недостатки и ограничения ТВ рекламы.

2. Классификация видеороликов.

3. Основные правила размещения и создания ТВ-рекламы.

Преимущества ТВ-рекламы.

1. Одновременное визуальное и звуковое воздействие.

2. Динамика представляемого явления, процесса, что обеспечивает высокую степень вовлечения телезрителя и подталкивает его к последующему действию.

3. Мгновенность передачи.

4. Возможность выбирать конкретную целевую аудиторию.(в разнообразных тематических программах)

5. Личностный характер обращения.

6. Огромная аудитория.

7. Относительно низкие удельные затраты на один рекламный контакт.

Недостатки телерекламы.

1. Дороговизна.

2. Возможность переключения каналов.

3. Высокая стоимость изготовления и проката.

4. Режим реального времени. (только здесь и сейчас)

5. Блоковость подачи видеороликов.

Классификация телерекламы по содержанию и предназначению.

1. РекламныеВидеоРолики товаров и имиджа. Продолжительностью до 1-ой минуты.

2. РВР от 1-ой до 3-х минут для проката на выставках, переговоров и презентациях.(на ТВ практически не показывается, т.к. рассчитана на заинтересованную и подготовленную целевую аудиторию)

3. Рекламно-популярные фильмы о товарах с элементами познавательности от 3-х до 20 минут во внешнеторговой практике на выставках и презентациях. (На ТВ в тематических передачах).

4. Туристические ТВР. От 3-х до 20 минут для показа в офисах турфирм.

5. Рекламно-технические фильмы от 5 до 20 минут о товарах производственного назначения, технологиях, наукоемкой продукции используется во внешнеторговой практике, на выставках, переговорах, презентациях, на ТВ не показывается..

6. Престижные РВР. От 5 до 10 мин7 о фирмах, городах, регионах, обычно связанных с экспортом знаменитого товара. Чаще- во внешнеторговой практике.

Классификация по типу сюжета.

1. Описательные (информационные) – без использования эмоциональных приемов.

2. Благополучно-сентиментальные

3. Парадоксальные и шоковые.

Классификация по времени трансляции и по степени подробности изложения материала.

1. Блиц-ролики (15-20 секунд)

2. Развернутые ролики (свыше 30 секунд до минуты)

3. Рекламно-демонстрационные ролики. (от минуты)

Основные правила размещения ТВ рекламы.

1. В телепрограммах (радиопрограммах), не зарегистрированных в качестве специализирующихся, реклама не должна превышать 25% объема вещания в течении суток. Распространение рекламы одного и того же товара равно как и распространение рекламы о рекламодателе не должно осуществляться более, чем два раза, общей продолжительностью не более, чем 2 минуты в течении часа эфирного времени, радио и телепрограммы на одной частоте вещания.

2. Существует несколько классов передач, которые вообще запрещено прерывать рекламой.

А) Любые передачи, продолжительность которых составляет менее 15 мин

Б) Детские или религиозные передачи любой продолжительности.

С) Любые передачи, транслируемые в прямом эфире, перечень которых установлен ФЗ «О порядке освещения деятельности органов Государственной Власти в государственных Средствах Массовой Информации»

3. Передачи, продолжительностью от 15 до 60 минут могут прерываться рекламой не более 2 раз.

4. Образовательные передачи можно прерывать рекламой не чаще, чем один раз в течении 15 минут. Продолжительность рекламы не должна превышать 45 секунд.

5. ХУД ФИЛЬМЫ И РАДИОПОСТАНОВКИ НЕ МОГУТ ПРЕРЫВАТЬСЯ РЕКЛАМОЙ без согласия обладателей авторских прав на показ фильма

При использовании рекламы в виде наложения, в том числе и способом «бегущей строки», её размер не должен превышать 7% площади кадра.

Классификация рекламы необходима для упорядочения множества ее видов с целью анализа и применения. Основу классификации определяют средства рекламы. Средство рекламы — это способ представления рекламы с использованием какого-либо носителя или раздражителя для передачи информации в определенных форме и видах. Средство рекламы определяет, с помощью каких способов будут оказываться воздействие на потребителя для передачи ему рекламного сообщения.

К рекламным средствам относят: визуальные, акустические, графические, предметные, с воздействием на обоняние и их комбинации. По видам распространения реклама подразделяется следующим образом: печатная, аудио-визуальная, компьютеризированная наружная, по почте, на сувенирах, на транспорте, демонстрационная.

В общем случае реклама классифицируется по критериям, представленным в табл. 1. Носители рекламной информации, т.е. все то, что помогает сообщать о торговых предложениях возможным покупателям, представлены с таблице 2.

Специалисты выделяют шесть основных видов рекламы:

1) потребительская — рекламирует товары массового потребления и потребительские товары длительного пользования, а также потребительские услуги; ориентирована на СМИ с наиболее широкой аудиторией, а кроме того, использует специализированные газеты и журналы;

2) профессиональная — её цель заключается в продвижении непотребительских товаров и услуг, в число которых входят сырьё, деталь и дополнительное оборудование, производственная техника и технологии, страхование, офисное оснащение и канцелярские товары;

3) торговая — адресована тем, кто продаёт, т.е. в первую очередь оптовикам, агентам, импортёрам и экспортёрам; её особенностью является то, что товары рекламируются для перепродажи;

4) для розничных торговцев — занимает промежуточное положение между торговой и потребительской рекламой; основные её формы — это работа по заказам, т. е. По прямому ответу на рекламу, и продажа помимо магазинов;

5) финансовая — обслуживает банки, ипотеки, биржи, страхование и капиталовложения; она необходима при предоставлении или получении ссуд, при всех видах страхования, при продаже акций, для работы инвестиционных фондов, публикаций сведений об облигациях, пенсионных фондах и т. д.;

6) о найме — её целью является набор персонала; она существует в двух видах — реклама самих работодателей и публикации агентств по найму, получающих комиссионные при заполнении вакансий.

«Антирекламная реклама» имеет целью критику рекламы, её суть заключается в ироническом отношении к другим рекламным роликам и методам продвижения.

«Недобросовестная реклама», которая, к сожалению, ещё нередко встречается, наносит материальный ущерб или урон престижу фирм-конкурентов.

Значительные затраты на рекламные кампании иногда вынуждают фирмы отказаться от индивидуальной рекламы и прибегнуть к коллективной. Можно рекламировать, например, несколько продуктов, производимых на разных предприятиях (теннисная ракетка и спортивная обувь). Для того чтобы эта стратегия имела успех, необходимо, чтобы товары сочетались между собой и имели примерно общую целевую группу.

Для предприятий, производящих однородные продукты, имеет, смысл прибегнуть к совместной рекламе. В этом случае рекламируется не конкретное предприятие, а просто продукт, произведённый на разных предприятиях. Реклама совместная — реклама, выпущенная совместно производителем и продавцом, обычно магазином. При этом производитель делает продавцу скидку за предоставление товара своей марки в рекламе магазина.

Использование рекламы в различных секторах экономики имеет свои особенности. Рекламная деятельность предприятий по производству промышленной продукции основана на гипотезе, что покупка средств производства базируется на рациональных решениях, в центре находится передача информации. Реклама публикуется в основном в профессиональных изданиях.

Многие государственные предприятия, такие, как почта, железная дорога, некоторые предприятия культуры, церкви, партии профсоюзы, активно используют в последнее время рекламу. Такую рекламу называют обычно некоммерческой.

меньше или равно Т

Т.к. отдельных букв С и Т в раскрывающемся меню нет, их надо просто ввести в соответствующие поля диалогового окна (рис 3.5б).

Та же задача может быть решена другим способом: по полю ФИО в диалоговом окне Пользовательский автофильтрследует создать два условия, соединенные логическим ИЛИ

начинается с С

начинается с Т

При создании критериев можно использовать два символа шаблона: звездочка (*) и вопросительный знак (?).

Символ * используется для представления любой последовательности символов.

Символ ? ‑ для представления любого отдельного символа.

В таблице 3.1 даны примеры использования символов шаблона, удовлетворяющих таким критериям (пропускаемых фильтром):

Допустимы любые комбинации символов шаблона.

Таблица 3.1

УДАЛЕНИЕ АВТОФИЛЬТРОВ

Для удаления фильтра по столбцу нужно в раскрывающемся списке критериев этого столбца выбрать параметр Все. Для удаления всех действующих фильтров выберите команду Отобразить все из меню Данные >Фильтр. Стрелки раскрывающихся списков критериев удаляются при повторном выполнении команды Автофильтр из менюДанные >Фильтр.

КОМАНДА РАСШИРЕННЫЙ ФИЛЬТР

Команда Расширенный фильтр позволяет выполнять следующие операции:

§ создавать критерии с условиями по нескольким столбцам, связанным по правилу ИЛИ.

§ создавать критерии с тремя или более условиями для заданного столбца, связанными по крайней мере одним союзом ИЛИ.

§ создавать вычисляемые критерии.

Кроме того, команда Расширенный фильтр дает возможность автоматически извлекать строки и помещать их копии в другое место текущего рабочего листа.

ИНТЕРВАЛ КРИТЕРИЕВ

Команда Расширенный фильтр в отличие от команды Автофильтр требует задания критерия в отдельном интервале рабочего листа. Разместить его лучше выше или ниже списка.

Интервал критериев должен состоять не менее чем из двух строк. В первой строке размещаются заголовки столбцов, а во второй и в последующих строках - соответствующие критерии фильтра. Если не используются вычисляемые критерии, тозаголовки в интервале критериев должны точно совпадать с заголовками столбцов списка. Для этого можно выделить заголовки столбцов списка и скопировать их в первую строку интервала с помощью команд Копировать и Вставить из меню Правка.

Пример критерия с двумя условиями

Пусть из списка персонала, приведенного на рис 3.1 нужно выделить как работников с тарифом (столбец Тариф) выше 40 , так и работников, отработавших более 100 час (столбецОтработано час.).

Выполним следующие действия:

§ Вставим несколько строк для интервала критериев выше списка так, как это показано на рис.3.1.

§ Создадим интервал критериев в первых трех строках, как показано на том же рисунке.

§ Выполним команду Расширенный фильтриз меню Данные > Фильтри введемпараметры в соответствии с рис .3.6

§ Убедитесь, что установлен переключатель фильтровать список на месте, щелкните ОК

Рис .3.6

Результат фильтрации приводится на рис.3.7

По команде Расширенный фильтр, также как и по команде Автофильтр скрываются все строки, не удовлетворяющие критериям фильтра, выводятся номера строк в контрастирующем цвете, а в строке состояния выводится сообщение Фильтр: отбор.

На рис.3.7 в ячейках А1:В3 критерии записаны в виде обыкновенных меток. Под заголовком Тариф введено >40, под заголовком Отработано час. введено >100.

Обратите внимание, что критерии в данном примере располагаются на отдельных строках.

Интервал критериев может содержать любое число условий, которые интерпретируются следующим образом:

Условия на одной строке объединяются по правилу И

Условия на отдельных строках объединяются по правилу ИЛИ.

Рис.3.7

Пример критерия с условиями, объединяемыми по правилам И и ИЛИ одновременно.

На рис.3.8 показан критерий и результат фильтрации для решения следующей задачи. Показать всех работников, фамилия которых начинается на букву “П“, у которых Сумма больше 3000 или Разряд выше 4.

Буква П присутствует в критерии в обеих строках поскольку записи, удовлетворяющие как условию Сумма> 3000, так и условию Разряд >4, должны одновременно удовлетворять критерию на фамилию (первая буква - П).

Рис.3.8

ТЕКСТОВЫЕ КРИТЕРИИ

Интерпретация текстовых критериев не так очевидна, как может показаться. Обработка таких критериев выполняется Excel по следующим правилам:

§ Если задана одна буква, то по равенству (=) будут найдены все начинающиеся на эту букву значения. Например, по критерию =М будут найдены Мария, Максим, М.Шолохов и т.п.

§ По условию больше (>) или меньше (<), будут найдены значения, которые располагаются в алфавитном порядке соответственно после или до заданного значения. Например, по критерию > М в столбце ФИО будут выделены работники с фамилиями, начинающимися с букв от М до Я. Противоположный критерий <М позволяет отобрать фамилии, начинающиеся с букв от А до Л.

§ По критерию =“=текст” выделяются значения, точно совпадающие с заданным выражением текст. Например, чтобы найти записи с фамилией Иванов, следует задать =“=Иванов”. Если задать не формулу, а просто Иванов, то будут выделены записи с фамилиями Иванов, Иванова, Ивановский и т.п.

§ Символы шаблона обрабатываются так же, как в автофильтре.

ВЫЧИСЛЯЕМЫЕ КРИТЕРИИ

Вычисляемыми являются критерии, включающие более сложные операции, чем простое сравнение значения столбца с константой. Если для поиска работников с зарплатой более 3000р. достаточно простого критерия, то для поиска работника с зарплатой, большей медианы(средней), требуется вычисляемый критерий.

Отметим три правила применения вычисляемых критериев:

1. Заголовок столбца над вычисляемым критерием не должен совпадать с заголовком какого-либо столбца в анализируемом списке. Он может быть пустым или содержать любой другой текст. Это правило противоположно тому, что требуется при задании обычных критериев.

2. Ссылки на ячейки вне списка должны быть абсолютными.

3. Ссылки на ячейки внутри списка как правило относительны.

ССЫЛКИ НА ЯЧЕЙКИ ВНЕ СПИСКА

Пусть требуется показать всех работников, заработок которых больше, чем средний заработок членов бригады 21. Для этого выполним следующую последовательность действий:

1) В ячейку G1 занести значение 21.

2) В ячейку J2 ввести формулу =СУММЕСЛИ($G$5: $G$40;G1;$J$5:$J$40) для того, чтобы вычислить суммарный заработок работников бригады 21.

3) В ячейку J3 ввести формулу =СЧЁТЕСЛИ($G$5: $G$40;G1) для того, чтобы вычислить число работников бригады 21.

4) В ячейку J1 ввести формулу =J3/J2 для вычисления среднего заработка работников бригады 21.

5) В ячейку А1 введите текст: “Сумма больше, чем среднее по Бригаде”.

6) В ячейку А2 введите формулу =J6>$J$1 (Ссылка на ячейку вне списка абсолютная!)

7) Поставьте курсор на любую ячейку внутри списка.

8) Выберите команду Расширенный фильтриз меню Данные > Фильтр.

9) В качестве критерия (поле Диапазон условий) введите $A$1:$A$2, затем нажмите кнопку ОК.

В результате на рабочем листе отображается список сотрудников, чей средний заработок выше, чем у членов бригады 21 (рис.3.9).

Рис.3.9

Рассмотренный пример иллюстрирует следующее:

· Заголовок интервала критерия не совпадает ни с одним заголовком в списке, иначе фильтр работал бы неправильно.

· В формуле только ячейка J6 (адрес первой записи) сравнивается c J1, но при обработке фильтра сравнение выполняется последовательно для всех ячеек столбца J, начиная с первой ячейки J6 и до конца списка.

· Ссылка на ячейку J1 абсолютная. Если в ячейке задать формулу =J6>J1 с относительной ссылкой, то ячейка J6 сравнивается с ячейкой J1, ячейка J7 - с ячейкой J2 и т.д., что очевидно неправильно.

На значение, возвращаемое формулой критерия в ячейке А2, можно не обращать внимания. В данном случае значение ЛОЖЬ соответствует тому, что заработок первого работника меньше содержимого ячейки J1.

ССЫЛКИ НА ЯЧЕЙКИ ВНУТРИ СПИСКА

Пример1. Для списка, приведенного на рис 3.1, требуется найти работников, отработавших в среднем больше 8 часов в день. Для этого разделим число отработанных часов на количество рабочих дней (23) и поместим в формулу критерия:

=I6/23>8

В формуле используются относительные ссылки.

Пример2. Пусть задан список (рис.3.10). Требуется показать аудитории, не укомплектованные принтерами, т.е., в которых число компьютеров больше, чем число принтеров.

Критерий показан на том же рисунке, он задан формулой =B7>C7, ссылки на ячейки относительные. Это обеспечивает перебор всех значений списка, т.е. на втором шаге сравнивается В8 и С8, на третьем В9 и С9 и т.д. до конца списка.

Рис. 3. 10

Рис.3.10

Команда Расширенный фильтр позволяет копировать отфильтрованные строки в другое место на рабочем листе. Для этого в диалоговом окне Расширенный фильтр (рис. 3.11) необходимо нажать кнопку Скопировать результат на другое место и в полевводаПоместить результат в диапазоне указать соответствующий интервал.Результат фильтрации показан на том же рисунке.

Рис. 3.11

ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ

Часто бывает необходимо знать промежуточные итоги для тех или иных таблиц. Допустим, мы хотим подсчитать сумму заработка каждой бригады.

Для этого необходимо выполнить следующие действия:

1) Отсортировать таблицу по столбцу

2) Поместить курсор на любую ячейку внутри списка.

3) Выбрать команду Данные >Итоги…

4) В диалоговом окне Промежуточные итогиустановите необходимые параметры (рис.3.12). После этого нажмите кнопку ОК.

Рис.3.12

В результате Excel создает новые строки промежуточных результатов и структуру таблицы (рис.3.13.). Слева выведены символы структуры- кнопки со знаками плюс и минус. Если щелкнуть мышью по кнопке со знаком минус, то соответствующая область таблицы будет скрыта.

Когда соответствующая часть таблицы скрыта, то линия структуры, которая указывает на эту часть таблицы “схлопнута”, а на кнопке появляется знак плюс. Если щелкнуть по кнопке со знаком плюс, то скрытая часть таблицы будет вновь на экране.

Используя символы уровня строки (кнопки помеченные цифрами 1,2,3), можно просмотреть итоговую таблицу с различной степенью детализации. При нажатой кнопке 1 будет показана таблица с указанием каждого работника, при нажатой кнопке 2 будут показаны итоги по полю Бригада, при нажатой кнопке 3 - только общие итоги.

Рис.3.13

Архитектура ПК – это структурная схема внутренней организации и взаимодействия основных модулей компьютера.

Архитектуры современных ПК положен магистрально-модульный принцип. Магистраль (системная шина) – набор электронных линий, связывающих ЦП, ОП и периферийные устройства воедино относительно передачи данных, служебных сигналов и адресации памяти. Благодаря этому принципу построения можно комплектовать ПК нужной конфигурации и производить модернизацию. Конструктивно составные части системного блока и магистраль расположены на системной плате.

Архитектура ПК – это структурная схема внутренней организации и взаимодействия основных модулей компьютера.

Рис. Упрощенная блок-схема ПК

ЦП – процессор;ОЗУ – оперативное ЗУ; НЖМД –; НГМД

Чипсет – это комплект микросхем, предназначенный для поддержки в схеме ПК функциональных возможностей, предоставляемых процессором, ОП, кэш-памятью, дисковой и видиопамятью и другими компонентами и объединения составных частей ПК, его микросхемы генерируруют большинство сигналов для системных и периферийных компонентов, преобразует сигналы между шинами. В состав микросхем чипсета входят узлы – «обрамление ЦП»:

· таймеры,

· контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти,

· контроллеры графической шины,

· контроллеры последовательного и параллельного портов и др.

Контроллеры предназначены для управлением доступом из системы к какому-либо из устройств, а также для выполнения операций информационного обмена. Каждое внешнее устройство имеет свой контроллер. После получения команд от ЦП контроллер выполняет операции по обслуживанию внешнего устройства. Широко используются контроллеры, встроенные на материнской плате (контлоллеры клавиатуры, НЖМД, НГМД, портов, видиосистемы).

Шины. Все электронные элементы ПК обмениваются информацией друг с другом и взаимосвязаны с помощью шин – совокупности линий и микросхем, осуществляющих передачу электрических сигналов между различными компонентами ПК. Совокупность всех шин называется системной магистралью. По шинам передаются сиглалы: адресные, управляющие и данные, поэтому различаются: шина данных ( для передачи данных), шина адреса ( для передачи кодов адресной информации в ОЗУ, характеризуется разрядность – количеством линий в шине), шина управления – включает линии для передачи сигналов управления.

Шины характеризуются разрядностью, т.е. количеством одновременно переданных по линиям шины битов информации. В архитектуре ПК чаще всего встречаются 8-, 16- и 32 разрядные шины. Количество информации, переданной по каналу за 1 времени, называется пропускной способностью шины. Для параллельных шин (несколько линий данных, адреса и управления) пропускноя способность составляет Кбайт/с или мбайт/с, для последовательных шин (одна линия данных и несколько линий управления и адреса) – Кбит/с. Наивысшую пропускную способность имеют шины ЦП и ОП.

Коммуникационные порты (порты ВВОДА-ВЫВОДА). Служат для связи ПЭВМ с устройствами, которые конструктивно выполнены отдельно от системного блока (м.б. и с другими ПК). Специализиpованные поpты служат для обмена с внутpенними устpойствами. Поpты общего назначения используются для подключения внешних устpойств: паpаллельные LPT1-LPT* и последовательные COM1-COM*.

(Шина. Для передачи информации и управляющих сигналов между устройствами системного блока предназначена системная магистраль передачи данных (шина). Пропускной способности системной шины для быстродействующих устройств недостаточно, поэтому современные ПК дополнительно снабжаются высокоскоростной локальной шиной для связи микропроцессора с этими устройствами. К локальной шине целесообразно подключать видеоадаптер (часто называют видеокартами или видеоплатами), контроллер НЖМГ, сетевой адаптер.)

Исходная, ненормализованная, таблица:

Таблица, приведённая к 1NF:

Вторая нормальная форма (2НФ)

Вторая нормальная форма применяется к отношениям с составными ключами, т.е. к таким отношениям, первичный ключ которых состоит из двух или нескольких атрибутов. Дело в том, что отношение с первичным ключом на основе единственного атрибута всегда находится, по крайней мере, в форме 2НФ. Отношение, которое не находится в форме 2НФ, может быть подвержено аномалиям обновления.

Вторая нормальная форма (2НФ) - отношение, которое находится в первой нормальной форме и каждый атрибут которого, не входящий в состав первичного ключа, характеризуется полной функциональной зависимостью от этого первичного ключа.

Нормализация отношений 1НФ с приведением к форме 2НФ предусматривает устранение частичных зависимостей. Если в отношении между атрибутами существует частичная зависимость, то функционально-зависимые атрибуты удаляются из него и помещаются в новое отношение вместе с копией их детерминанта.

Пусть Начальник и Должность вместе образуют первичный ключ в такой таблице:

Зарплату сотруднику каждый начальник устанавливает сам, но её границы зависят от должности. Наличие же компьютера у сотрудника зависит только от должности, то есть зависимость от первичного ключа неполная.

В результате приведения к 2NF получаются две таблицы:

Здесь первичный ключ, как и в исходной таблице, составной, но единственный не входящий в него атрибут Зарплата зависит теперь от всего ключа, то есть полно.

Третья нормальная форма (ЗНФ)

Транзитивная зависимость: если для атрибутов А, В и С некоторого отношения существуют зависимости вида А->B и B->C, это означает, что атрибут C транзитивно зависит от атрибута А через атрибут B (при условии, что атрибут А функционально не зависит ни от атрибута В, ни от атрибута С).

Транзитивная зависимость является одним из типов функциональной зависимости.

Третья нормальная форма (ЗНФ) - отношение, которое находится а первой и во второй нормальных формах и не имеет атрибутов, не входящих в первичный ключ атрибутов, которые находились бы в транзитивной функциональной зависит от этого первичного ключа.

Нормализация отношений 2НФ с образованием отношений ЗНФ предусматривает устранение транзитивных зависимостей. Если в отношении существует транзитивная зависимость между атрибутами, то транзитивно зависимые атрибуты удаляются из него и помещаются в новое отношение вместе с копией их детерминанта.

Пример приведения таблицы к третьей нормальной форме (Википедия)

Исходная таблица:

В результате приведения к 3NF получаются две таблицы:

Нормальная форма Бойса-Кодда (НФБК)

Отношения базы данных проектируются таким образом, чтобы можно было исключить в них присутствие частичных или транзитивных зависимостей, поскольку эти зависимости приводят к появлению аномалий обновления. До сих пор мы использовали определения второй и третьей нормальных форм, для получения которых требуется найти и исключить частичные и транзитивные зависимости от первичного ключа. Однако, в этих определениях не рассматриваются такие же зависимости от потенциальных ключей отношения, если таковые имеются. Применение общих определений 2НФ и ЗНФ может позволить выявить дополнительную избыточность, вызванную зависимостями от всех потенциальных ключей. Но даже после ввода этих дополнительных ограничений в отношениях все еще могут существовать зависимости, которые приводят к появлению избыточности в отношениях ЗНФ, С учетом этого недостатка третьей нормальной формы была разработана более строгая нормальная форма, получившая название нормальной формы Бойса-Кодда (НФБК).

Определение нормальной формы Бойса-Кодда

Нормальная форма Бойса-Кодда (НФБК) основана на функциональных зависимостях, в которых учитываются все потенциальные ключи отношения. Тем не менее в форме НФБК предусмотрены более строгие ограничения по сравнению с общим определением формы ЗНФ.

Нормальная форма Бойса-Кодда (НФБК): отношение находится в НФБК тогда и только тогда, когда каждый его детерминант является потенциальным ключом.

Для проверки принадлежности отношения к НФБК необходимо найти все его детерминанты и убедиться в том, что они являются потенциальными ключами. Напомним, что детерминантом является один атрибут или группа атрибутов, от которой полностью функционально зависит другой атрибут.

Различие между ЗНФ и НФБК заключается в том, что функциональная зависимость А—>В допускается в отношении ЗНФ, если атрибут В является первичным ключом, а атрибут А не обязательно является потенциальным ключом. Тогда как в отношении НФБК эта зависимость допускается только тогда, когда атрибут А является потенциальным ключом. Следовательно, нормальная форма Бойса-Кодда является более строгой версией формы ЗНФ, поскольку каждое отношение НФБК является также отношением ЗНФ, но не всякое отношение ЗНФ является отношением НФБК.

Исходная таблица:

В результате приведения к форме Бойса—Кодда получаются две таблицы:

Четвертая нормальная форма (4НФ)

Как было сказано выше, НФБК позволяет устранить любые аномалии, вызванные функциональными зависимостями. Однако в результате теоретических исследований был выявлен еще один тип зависимости — многозначная зависимость (Multi-Valued Dependency — MVD), которая при проектировании отношений также может вызвать проблемы, связанные с избыточностью данных.

Возможность существования в отношении многозначных зависимостей возникает вследствие приведения исходных таблиц к форме 1НФ, для которой не допускается наличие некоторого набора значений на пересечении одной строки и одного столбца. Например, при наличии в отношении двух многозначных атрибутов для достижения непротиворечивого состояния строк необходимо повторить в них каждое значение одного из атрибутов в сочетании с каждым значением другого атрибута. Подобный тип ограничения порождает многозначную зависимость и приводит к избыточности данных.

Четвертая нормальная форма (4НФ) - отношение в нормальной форме Бойса-Кодда, которое не содержит нетривиальных многозначных зависимостей.

Четвертая нормальная форма (4НФ) является более строгой разновидностью нормальной формы Бойса-Кодда, поскольку в отношениях 4НФ нет нетривиальных многозначных зависимостей и поэтому нет и избыточности данных. Нормализация отношения НФБК с получением отношений 4НФ заключается в устранении многозначных зависимостей из отношения НФБК путем выделения в новое отношение одного или нескольких участвующих в МЗЗ атрибутов вместе с копией одного или нескольких детерминантов.

Предположим, что рестораны производят разные виды пиццы, а службы доставки ресторанов работают только в определенных районах города. Составной ключ таблицы такого отношения включает три поля: {Ресторан, Вид пиццы, Район доставки}.

Такая таблица не соответствует 4NF, так как существует многозначная зависимость:

• {Ресторан} →→ {Вид пиццы}
• {Ресторан} →→ {Район доставки}

То есть, например, при добавлении нового вида пиццы придется внести по одной новой записи для каждого района доставки. Возможна логическая аномалия, при которой определенному виду пиццы будут соответствовать лишь некоторые районы доставки из обслуживаемых рестораном районов.

Для предотвращения аномалии нужно разбить многозначную зависимость — разместить независимые факты в разных таблицах. В данном примере - {Ресторан, Вид пиццы} и {Ресторан, Район доставки}.

При работе с аналитическими функциями необходимо подключить пакет анализа. Для этого воспользоваться пунктом меню Сервис½Настройки и в открывшемся окне установить флажок.