ТРиЗБД Технология разработки и защиты баз данных.

От Нестерова Вячеслава

..........................тема1: База данных

...1)Понятие БД
Информационная система это совокупность технических и программных средств обеспечивающих сбор, хранение, обработку, поиск и выдачу информации в любой области деятельности.

ИС(информационные системы) обеспечивают долгосрочное хранение и качественный анализ информации, тем самым помогая решать проблемы и создавать новые информационные продукты.

Предметная область это часть реального мира, данные о которой хранятся и используются в информационной системе. Она характеризуется совокупностью объектов и процессов использующую их, а также группой пользователей имеющую единый взгляд на предметную область. Создание любой информационной системы начинается с анализа предметной области.

Информационный объект - это описание некоторой сущности предметной области существующих или происходящих в реальном мире.

В общем виде информационную систему можно представить в виде схемы
Источник информации—> Ввод информ —> БД—> обработка информ–> доставка пользователю —/\

Обработка информации это ее поиск в БД, фильтрация, сортировка, агреготирование, анализ, вывод.

БД является основой любой ИС.
Данные - это информация зафиксированная в некоторой форме, которая пригодна для хранения обработки и передачи.

БД - именованная совокупность взаимосвязанных данных, которая отражает состояние объектов и их отношения в некоторой предметной области.

Структура данных - это совокупность правил и ограничений, которые отражают связи между отдельными частями данных

Обработка данных - это совокупность задач осуществляющих преобразованием данных.

Набор аппаратных и программных средств выполняющих обработку данных называется системой обработки данных(СОД).

Методанные - это описание собственной структуры базы данных. Чаще всего это системные таблицы в которых содержится информация обо всех объектах БД. Они обеспечивают независимость данных от программ до их обработки.

.......2) Понятие СУБД

Система управления базами данных - это совокупность языковых и программных средств предназначенная для управления созданием и использованием БД.

СУБД должна обеспечить одновременную работу нескольких приложений с единой базой данных таким образом чтобы каждая из них выполнялась корректно, но учитывала все изменения в БД вносимые другими приложениями.

Однопользовательская СУБД - это СУБД в которой в данный момент времени в данной базе данных имеет доступ только один пользователь.
Многопользовательская СУБД - это субд в которой в данный момент времени в данной базе данных имеет доступ несколько пользователей.
Различия между этими системами заключается в их внутренней структуре, для пользователя прозрачны.

Современной формой организации хранения и доступам информации является банк данных.
БнД - это система специальным образом организованных баз данных, программных языковых и организационно языковых методических средств предназначена для вычисления централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.

Словарь данных это подсистема банка данных предназначенная для централизованного хранения информации о структурах данных, взаимосвязях файлов базы данных, типа форматов их представления, разграничения доступа к данным...

........3) Виды баз данных.

С точки зрения организации хранения данных и взаимосвязей между ними БД делятся на три вида: реляционные, иерархические и сетевые.

Реляционная БД хранит информацию во взаимосвязанных таблицах, при этом для оптимизации хранения, управления данными и их целостности используется понятие нормализации таблиц.

Иерархическая БД хранит информацию в отдельных файлах организованных в иерархический структурах. Примером подобной иерархии может служить дерево папок и файлов. Т е есть несколько уровней иерархии взаимосвязанных по схеме родитель-потомок, при этом каждый родитель может быть связан с несколькими родителям из каждый потомок может быть связан только с одним родителем.

Сетевые БД являются развитием иерархических, отличием является то что допускаются связи между объектами одного уровня иерархии, кроме того любой потомок может иметь более одного родителя.

По признаку физического размещения файлов БД и организации доступа к ним БД можно разделить на локальные и распределенные.
Локальная или настольная БД полностью содержится на одном компьютере. На этом же компьютере содержится и система управления этой БД.

Распределенная БД - такая, файлы которой хранятся на разных компьютерах объединенных в сеть. Субд также распределена на все компьютеры сети. Таким образом доступ к этой базе в целом и к любой ее части может быть выполнен с любого компьютера этой сети.

По количеству пользователей одновременно работающих с БД бывают однопользовательские и многопользовательские.

......4) Понятие модели данных

Модель данных это формальная теория представления и обработки данных в системе управления базами данных. Она включает в себя три аспекта:
- аспект архитектуры - методы описания типов и логических структур данных в базе данных
- аспект манипуляции - методы манипулирования.
- аспект целостности - методы описания и поддержки целостности базы данных.

Модель данных образует ядро любой базы данных, она описывает информационные объекты предметной области, взаимосвязи между ними и позволяет:
1. определить границу между логическими и физическим аспектами управления базами данных.
2. Обеспечить конечным пользователям и программистам возможность и средства общего понимания смысла данных.
3. Определить языковые понятия высокого уровня, обеспечивающие возможность выполнения однотипных операций над большими совокупностями записи как единую операцию.

Классическими считаются иерархическая, сетевая и реляционная модель памяти. Все чаще внедряются многомерная и объектноориентированная модели. Разрабатываются также всевозможные комбинированные модели.

......5) Иерархическая модель данных

Иерархическая модель данных использует представление предметной области в форме иерархического дерева узлы которого связаны по вертикали отношением предок-потомок, т е образуют связный граф не содержащий циклов. Одна из вершин определяется как корень дерева, в нее не заходит ни одно ребро. В этом случае дерево становится ориентированным от корня к листьям. Листьями называются конечные вершины, т е те из которых не выходит ни одного ребра. Графическая диаграмма такой базы данных называется деревом определения. Каждая вершина дерева соответствует конкретной сущности предметной области. Сущность характеризуется произвольным количеством атрибутов.
Тип вершины определяется типом сущности и набором его атрибутов. Корневым называется тип который имеет подчиненные типы и сам никому не подчиняется. Подчиненный тип является потомком своего предка потомки одного и того же типа являются близнецами. Каждая вершина дерева хранит экземпляр сущности называемая записью.

Навигация по дереву начинается с корневой вершины. От нее можно перейти к любой другой вершине, которая становится текущей. Следующий переход отчитывается от текущей.

Для организации физического размещения иерархических данных в памяти ЭВМ можно использовать следующие группы методов:
- представление линейным списком с последовательным распределением памяти.
- представление связными линейными списками с использованием справочников и указателей.

К основным операциям манипулирования данных относят:
- поиск указанного экземпляра базы данных
- переход от одного дерева к другому
- переход от одной записи к другой внутри дерева
- вставка новой записи в указанную позицию в дереве
- удаление текущей записи и т д

Контроль целостности связи в иерархической модели формулируемая следующим образом:
Потомок не может существовать без родителя, а у некоторых родителей может не быть потомков. При этом поддержание целостности связи между записями различных деревьев невозможна. Достоинствами этой модели является эффективное использование памяти и неплохие показатели времени исполнения основных операций над данными.
Основной недостаток это дублирование данных. Другим недостатком является ее грамосткость и сложность для понимания.

......6) Сетевая модель данных

Сетевая модель является расширением иерархической: любой объект в этой модели может образовывать любое число взаимосвязей с другими объектами, графически эту модель удобно изображать в виде произвольного графа в вершинах которого расположены структуры данных, а ребра изображают связи между ними.
Базовыми объектами являются элемент данных, агрегат данных, запись и набор данных.

Элемент данных это минимальная информационная единица доступная пользователю субд. Для каждого элемента должен быть определен его тип(числовой, символьный...)

Агрегат данных это именованная совокупность элементов данных внутри записи, которую можно рассматривать как единое целое, он может быть простым (содержит только элементы) или составным (содержит элементы и другие агрегаты).

Запись - это именованная совокупность элементов данных или элементов данных и агрегатов, моделирующая некоторый класс объектов реального мира. Она может и есть сложную или иерархическую структуру. Различают тип записи и экземпляр записи.
Среди элементов данных выделяются такие которые позволяют классифицировать объект к которому относится конкурентная запись, их называют ключевыми или ключами.
Ключи с уникальными значениями называются потенциальными.
Каждый ключ может являться агрегатом. Один из ключей является первичным, остальные вторичными. Первичный ключ идентифицирует экземпляр записи и его значение должно быть уникальным в пределах записи одного типа

Набор данных это именованная совокупность записей образующих двух уровневую иерархическую структуру. Каждый тип набора представляет собой связь между двумя или несколькими типами записи. Для каждого типа в наборе один тип объявляется владельцем набора. Каждый экземпляр набора должен содержать единственный экземпляр записи типа владельца и столько экземпляров записи других типов наборов сколько их связано с владельцем.

Преимущества сетевой модели данных:
- гибкость
- стандартизация
- быстродействие
Недостатками являются высокая сложность и жесткость схемы.

7) Реляционная модель данных.

Реляционная модель представляет данные в виде набора взаимосвязанных таблиц. Каждая таблица это совокупность строк и столбьцов. Каждая строка именуется записью и соответствует экземпляру объекта или конкретному событию или явлению.
В каждом столбце содержатся значения одного атрибута у всех записей.
Таблица может несодержать ни одной строки.
Столбцов может быть не менее одного.
Каждое поле таблицы должно содержать не делимую информацию.
В каждой таблице должен быть первичный ключ. Набор полей однозначно определяющий каждую запись, т е значение первичного ключа в таблице должно быть уникальным.
Первичный ключ должен быть минимально достаточным.
Поскольку одной таблицы невозможно описать сложные логические структуры данных из предметной области, то применяют связывание таблиц.

Основным недостатком реляционной модели является сложность описания иерархических и сетевых связей.

8) Постреляционная модель данных

Это расширенная реляционная модель в которой нет ограничения неделимости данных в поле таблицы. Т е она допускает многозначные поля(столбики). Набор значений многозначного поля считается самостоятельной таблицей встроенной в основную таблицу.

Достоинство этой модели - возможность представления нескольких взаимосвязанных реляционных в виде одной постреляционной таблицы. Это обеспечивает повышение наглядности представления информации и повышает эффективность ее обработки.
Недостатком этой модели является сложность обеспечение целостности и непротиворечивости хранимых данных.

.............9) Многомерная модель данных.
Понятие
Описать: измерение, мера, срез, основные достоинства и недостатки.

Информация в многомерной модели представляется в виде многомерных массивов, называемых гиперкубами. В одной базе данных, построенной на многомерной модели, может храниться множество таких кубов, на основе которых можно проводить совместный анализ показателей. Конечный пользователь в качестве внешней модели данных получает для анализа определенные срезы или проекции кубов, представляемые в виде обычных двумерных таблиц или графиков.

Агрегируемость данных означает рассмотрение и возможность анализа данных на разных уровнях обобщения: для пользователя, аналитика, руководителя. Историчность данных обозначает привязку их ко времени и высокий уровень неизменности (статичности) данных и их взаимосвязей. Временная привязка позволяет выполнять запросы, имеющие значения даты и времени. А статичность – использовать специализированные методы загрузки, хранения, выборки. Прогнозируемость данных предполагает задание функций прогнозирования и применение их к различным временным интервалам.

Срез – это подмножество гиперкуба, полученное в результате фиксации одного или нескольких измерений

Вращение изменяет порядок измерений при визуальном представлении данных. Вращение применяется обычно при двумерном представлении данных.

Агрегация и Детализация означают соответственно переход к более общему и более детальному представлению данных.

.........10) Объектноориентированная модель данных

Объектно-ориентированная модель представляет структуру, которую можно изобразить графически в виде дерева, узлами которого являются объекты (рис. 16). Между записями базы данных и функциями их обработки устанавливаются связи с помощью механизмов, подобных тем, которые имеются в объектно-ориентированных языках программирования. Такая модель позволяет идентифицировать отдельные записи базы. Определяемый пользователем объект называют объектом-целью. Поиск в объектно-ориентированной базе состоит в выяснении сходства между объектом, задаваемым пользователем, и объектами, хранящимися в базе.

11) Нормализация таблиц реляционной базы данных.

Реляционная база данных содержит несколько взаимосвязанных между собой таблиц. Количество таблиц в одной базе зависит от состава пользователей, обеспечение целостности данных, обеспечение наименьшего объема требуемой памяти и минимального времени обработки данных. Учет этих факторов осуществляется методами нормализации таблиц и установлением связей между ними. Нормализация таблиц это разделение одной таблицы на несколько с целью учета указанных факторов. Она представляет собой последовательное изменение структуры таблицы пока не будет достигнута требуемая форма нормализации(для баз данных обычно третья нормальная форма).

При этом используются следующие понятия:
- функциональная зависимость между полями
- полная функциональная зависимость между полями
- многозначная функциональная зависимость между полями
- транзитивная функциональная зависимость между полями
- взаимная независимость между полями.

Функциональной зависимостью называется такая при которой каждому значению одного поля в любой момент времени соответствует единственное значение другого поля.

Полной функциональной зависимостью между составным полем А и полем Б называется зависимость при которой поле Б функционально зависит от поля А и независит от любого подмножества поля А

Многозначная функциональная зависимость: поле А многозначно определяет поле Б если для каждого значения поля А существует несколько соответствующих значений поля Б.

Транзитированная функциональная зависимость между полями А и С существует в том случае, если поле С функционально зависит от поля Б, а поле Б функционально зависит от поля А, и при этом не существует функциональной зависимости поля А от поля Б.

Взаимная независимость между полями - группа полей называется взаимнонезависимыми если не существует функциональной зависимости между любыми полями этой группы.

.........12) Первая нормальная форма.
Таблица находится в первой нормальной форме тогда и только тогда, когда ни одно из полей не содержит более одного значения и любое ключевое поле не пусто.
Первая нормальная форма является основой реляционной модели данных. Любая таблица в реляционной базе данных автоматически находится в первой нормальной форме.
Недостатки:
- добавление новых данных в таблицы требует ввода значений для всех полей.
- в каждую строку каждой таблицы необходимо вводить повторяющиеся значения полей.

Ясно что при этом появляется явное избыточность информации.
Для исправления этих недостатков необходимо привести таблицы ко второй нормальной форме.

....13) Вторая нормальная форма.

Таблицы находится во второй нормальной форме если она находится в первой нормальной форме и все ее поля не водящие в первичный ключ связаны полной фунукциональной зависимостью с первичным колючем.

Если таблица имеет простой первичный ключ, то она автоматически находится во второй нормальной форме. Если первичный ключ составной, то таблица необязательно находится во второй нормальной форме, тогда ее необходимо разделить на несколько таблиц так что бы первичный ключ однозначно определил значение в любом поле.
Если в таблице есть хотя бы одно поле независящее от первичного ключа, то в него необходимо включить дополнительные колонки. Если таких колонок нет, то нужно создать новую.

14) Третья нормальная форма.
Таблица находится в третей нормальной форме если она находится во второй нормальной форме и неоднократно из ее не ключевых полей не находится в функциональной зависимости от любого другого не ключевого поля.
Т.е. В третьей нормальной форме все не ключевые поля зависят только от первичного ключа и не зависят друг от друга.

....15) Нормальная форма Бойса-Кодда
Таблица находится в нормальной форме Бойса-Кодда если любая функциональная зависимость между ее полями сводится к полной функциональной зависимости от возможного ключа.
Дальнейшая оптимизация таблиц должна сводится к их полной декомпозиции.
Проекцией называют такую копию таблицы, в которую не включены один или несколько столбцев исходной таблицы. таким образом полная декомпозицией таблицы называется совокупность ее проекций соединение которых совпадает с содержимым таблицы.

Четвертая нормальная форма - частный случай пятой нормальной формы, когда полная декомпозиция должна быть соединением двух проекций.

Таблица находится в пятой нормальной форме тогда и только тогда когда в каждой ее полной декомпозиции все проекций содержат возможный ключ.

....16) Основные функции СУБД.

Прокладные программы обращаются к файлам через систему управления файлами. Эта система выполняет функции распределения внешней памяти, отображение имен файлов в соответствующие адреса внешней памяти, обеспечение доступа файлов к данным. Но для построения информационных систем этого недостаточно, так как не обеспечивается логическая согласованность между файлами, параллельная работа нескольких пользователей, востановление информации после сбоев и тд.
Для обеспечения этих функций строятся системы управления базами данных.

Системы обработки данных состоит из собственно данных, системы управления базами данных и прикладных программ, которые обращаются к данным через субд.
Таким образом субд должны выполнять следующие функции:
- управление данных во внешней памяти
- управление данными в оперативной памяти
- управление транзакциями
- журнализация, резервной копирование и восстановление
- поддержка языков баз данных

.....17) Управление данных во внешней памяти

Субд должна предоставлять пользователям следующие возможности:
- сохранять, извлекать и обновлять данные в базе данных. Причем способ реализации этой функции должен быть скрыт от конечного пользователя
- контролировать доступ к данным, т.е обеспечивать только разрешенный доступ к базе данных в соответствии с пользовательскими правами
- обеспечивать параллельную работу нескольких пользователей. Субд гарантирует корректное обновление данных несколькими пользователями при одновременном доступе, для этого предусматриваются меры недопускающие обновление данных пользователем пока их использует кто то еще.
- поддерживать целостность данных. Целостность БД означает что в ней содержится полная непротиворечивую и адекватно отражающая предметную область информацию.

ИКСИС

.........1) компьютерные сети и телекоммуникационные технологии.

Компьютерную сеть можно представить:
1- как распределенную вычислительную систему
2- как систему передачи информации в которой используется способы обработки данных присущие различным телекоммуникационным технологиям.

Телекоммуникационная сеть это совокупность средств обеспечивающих передачу информации между двумя абонентами. В состав сети входят:
- сетевое оборудование - оконечное устройство и коммуникационное оборудование
- средство поддержки сетевого оборудования

........2) Структура телекоммуникационной сети

Телекоммуникационная сеть имеет иерархическую структуру которая отражает интенсивность трафика между ее узлами. Узлами сети являются коммутаторы

Терминальные устройства пользователей - самый нижний уровень. Их тип определяет тип сети.

Сеть доступа - следующий уровень над терминальным. Ее основные функции:
- мультиплексирование (объединение информационных потоков от терминалов в один общий агрегированный поток и его передача в комутатор магистральной сети)
- демультиплексирование - прием и разделение агрегированного потока так что бы на терминалы поступало только адресованная им информация

Магистральная сеть предназначена для транзита агрегированных информационных потоков из сетей доступа отправителей в сети доступа получателей. Она содержит коммутаторы и высокоскоростные линии связи.

Информационный центр (центр управления сервисами) предназначен для оказания информационных услуг пользователям.

........3) Сетевая архитектура и сетевая технология.

Сетевая архитектура это совокупность средств обеспечивающая полноценное функционирование сети. Это понятие включает в себя:
- совокупность используемых аппаратных средств и сетевых технологий
- набор спецификаций определяющих сетевую модель, физическую и логическую топологию, типы каналов связей, методы сетевого доступа...
Спецификация - это формализованное описание аппаратных и программных компонентов, способов их взаимодействия с другими компонентами, условий эксплуатации, ограничений и особых характеристик.
- совокупность услуг, которыми могут пользоваться абоненты сети.

Под сетевой технологией понимают совокупность способов обработки информации поддерживаемых соответствующими аппаратными средствами и программным обеспечением в процессе передачи информации между абонентами сети.
При классификации сетей по архитектуре среди локальных сетей выделяют Ethernet, ArcNet, TokenRing.
В глобальных сетях выделяют архитектуру X.25, Frame Relay, ATM, ISDN.

.....4) Классификация сетей

В мире функционирует большое число различных телекоммуникационных сетей. Признаки по которым этих классифицируют перечислены в таблице...............

По масштабу различают локальные сети, глобальные сети и промежуточные сети.

С точки зрения управления разделяемыми ресурсами компьютерные сети бывают одноранговыми и многоранговыми.
В одноранговой сети нет выделенного сервера. Функции сервера может выполнять любая машина в этой сети.
В многоранговых сетях все функции управления сосредоточены на центральном компьютере на котором установлена специальная сетевая ОС.

......5) Топология сетей.

Под топологией понимают геометрическую структуру сети. Физическая топология определяет правила физических соединений узлов сети и путь прокладки каналов связей.
Логическая топология определяет направление потоков данных между узлами сети.
В реальных сетях физическая и логическая топология могут совпадать или различаться.
Базовыми считаются следующие физические топологии: шинная, колцевая и звезда. Наиболее надежной считается комбинированные топологии, древообразная, полносвязная и ячеестая.

.........6) Сети операторов.
Оператор связи это предприятие владеющее телекоммуникационной сетью для оказания общедоступных услуг и поддерживающее ее работу. Операторы работают на коммерческой основе. В данный момен нет строгой иерархии операторов. Взаимосвязи между ними и их сетями сложны и запутаны.
По размерам территории операторы бывают локальными, региональными и национальными.

Корпоративные сети предназначены для поддержания работы и обслуживания потребности предприятия - владельца сети. Пользователями такой сети являются сотрудники предприятия. Эти сети являются составными, так как содержат локальные сети предприятия и части глобальных сетей и в качестве линий связи используют разнообразные телекоммуникационные средства. Так как в этих сетях разнообразие задач значительно то они являются в значительной степени не однородными.

Виртуальные частные сети(VPN). Это сеть которая накладывается на реальную физическую сеть путем создания виртуальных каналов, так как маршрут передачи файлов не фиксирован, то виртуальный канал может иметь различную конфигурацию в реальной сети. Данные передаются последовательно формируя двух точечные соединения. Таким образом создается логическая сеть независимая от месторасположения терминальных устройств и непосредственных физических соединений. В публичных сетях виртуальные каналы называются туннелями.

7) Характеристика сетей.
Выделяют два вида услуг которые оказывают пользователям телекоммуникационные услуги. Транспортные и информационные
Транспортные это передача информации между абонентами сети без каких либо ее изменений.
Информационные предоставляют абоненту некоторую новую информацию.

Со стороны абонентов существуют требования к качеству сервисов, которые оказывают им поставщики услуг.
Со стороны поставщиков услуг существуют свои требования к сетям: субъективные и формализованные.

Формализованные требования выражаются в виде конкретными показателями. Наибольший интерес для пользователя представляют три вида показателей: производительность, надежность и безопастность.

Для оценки производительности используют скорость и задержку передачи данных.
Скорость передачи данных это отношение объема переданных данных к времени их передачи.
В зависимости от времени передачи используются средняя и пиковая скорость.
Задержки передачи данных это время запаздывания между момента поступления пакета на вход сетевого устройства и моментом его появления на выходе этого устройства.

Для оценки надежности сетей используют следующие показатели:
- доля потерянных пакетов - равна отношению числа потерянных пакетов (L) к общему числу переданных пакетов.
- коэффициент готовности отражает долю времени в течении которого сеть доступна пользователю.
- показатель отказа устойчивости характеризует способность сети скрывать от пользователя отказ отдельных ее элементов.

Существует два вида средств безопасности компьютерных сетей:
- средства защиты внутренних информационных ресурсов, должны защищать от несанкционированного доступа аппаратные ресурсы, программные ресурсы, и сами данные, хранящиеся в файлах или находящиеся в оперативной памяти. Стандартным средствам из этой группы является брендмауэр, который устанавливается в местах соединений внутренней сети с внешней.
- средства защиты информации в процессе ее передачи через сеть

8) Показатели для поставщиков услуг.

Чаще всего это качественные показатели которые используются для оценки эффективности сети:
- Расширяемость сети - это способность к расширению функциональных возможностей, добавлению пользователей, компьютеров, приложений, наращивание длины сети и к ее абгрейту.
- масштабируемость сети - это способность к наращиванию количества устройств и протяженности связей сети без снижения ее производительности.
- управляемость сети это возможность централизованного контроля состояния сети, выявления и разрешения возникающих проблем сети, анализ производительности сети, и развитие сети. Сюда же относят средства автоматизированного администрирования сети.
- совместимость сети это ее способность включать в себя разнообразное программное аппаратное обеспечени поддерживающее разные стеки протоколов, аппаратные средства и приложения.

9) Оконечные сетевые устройства
Это терминальное оборудование данных выполняющего функции источника и приемника информации передаваемой по сети.
Самым универсальным оконечным устройством является компьютер, который можно использовать:
- как рабочая станция- т е клиентский компьютер для выполнения приложения
- как сервер представляющий свои услуги другим оконечным устройствам
- как хост - оконечное устройство имеющее уникальный IP адрес.

10) Сетевые адаптеры

Это интерфейсное устройство связывающее компьютер с линией передач. Возможно подключение либо непосредственно к линии передач либо через телекоммуникационное устройство.
Его назначение - передача и прием сообщений.
Основные фкнкции адаптера при передачи сообщений:
- прием от центрального процессора блока данных с адресом назначений
- получение доступа к линии передач
- формирование кадра и передача его в линию
- повторные попытки передачи при обнаружений конфликтов в разделяемой линии передач
- уведомление центрального процессора об успешном завершении передачи или ее невозможности.

Основные функции адаптера при приеме сообщений:
- просмотр заголовков всех кадров проходящих в линии сообщений, фильтрация из этих потоков своих кадров
- прием своих кадров в буфер и проверка на отсутствие ошибок
- уведомление центрального процессора о приеме корректных кадров
- передача кадра из локального буфера адаптера в системную память компьютера
- игнорирование ошибочных кадров, сбор статистики их появления

.........11) Модемы.

Модем предназначен для передачи информации с использованием телефонных линий. Он включает в себя модулятор и демодулятор.
Модулятор преобразует поступающую от компьютера цифровую информацию и преобразует ее в аналоговую которую можно передавать по телефонной линии.
Демодулятор извлекает из принятого модулированного сигнала закодированную двоичную информацию и передает ее в оперативную память компьютера.

Модем устанавливается между компьютером и телефонной линией, которая соединяет пользователя с провайдером сетевых услуг или с сервером удаленного доступа частной линии.
Модем любого типа является устройством последовательного действия: так как биты данных передаются по очереди.

Конструктивно Модемы бывают внутренними(подключаются на один из слотов расширения материнской платы и внешними.

.....12) Коммуникационные устройства.
К ним относятся повторители, мосты, концентраторы, маршрутизаторы и шлюзы.

Повторители (репитеры) являются устройствами самого нижнего физического типа. Простейший повторитель это двух портовое аналоговое устройство для физического соединения различных сегментов кабелей локальной сети. Каждый порт имеет собственный трансивер(приёма/передачи)
*(репитер-это устройство которое ставят для удлинения кабеля, его ставят между двумя кабелями.)
Концентраторы(хабы) это многопотровые устройства к которым подключяются линии передачи. Все линии должны работать с одинаковыми скоростями. Кадры поступающих на любой порт передаются на все остальные порты. Трансивер каждого порта содержит детектор коллизий(столкновение, конфликт). Это позволяет не только разрешить коллизии но и изолировать порт на котором они часто обнаруживаются.

Логическая структуризация сети осуществляется с помощью мостов, комутаторов маршрутизаторов и шлюзов.
Мосты соединяют две или более локальных сети, в этом случае соединенные локальные сети называются подсетями сегментами сети или доме нами коллизий. Главная функция моста это ретронсляция кадра из одной сегмента сети в другую, без внесения изменений.
Мост анализирует адрес назначения кадра. Если адрес указывает на тот же сегмент от куда пришел то мост его игнорирует. Если адрес известен мосту и относится к другому сегменту то мост транслирует его в соответствующий порт. Если адрес не известен мосту то мост его запоминает и транслирует кадр на все другие порты.
Широковещательные и многоадресные карты отправляются во все порты моста.

Коммутатор (switch) – устройство, осуществляющее выбор одного из возможных вариантов направления передачи данных.

В коммуникационной сети коммутатор является ретрансляционной системой (система, предназначенная для передачи данных или преобразования протоколов), обладающей свойством прозрачности (т.е. коммутация осуществляется здесь без какой-либо обработки данных). Коммутатор не имеет буферов и не может накапливать данные. Поэтому при использовании коммутатора скорости передачи сигналов в соединяемых каналах передачи данных должны быть одинаковыми. Канальные процессы, реализуемые коммутатором, выполняются специальными интегральными схемами. В отличие от других видов ретрансляционных систем, здесь, как правило, не используется программное обеспечение.

Коммутатор локальной сети (local-area network switch) – устройство, обеспечивающее взаимодействие сегментов одной либо группы локальных сетей.

Мост (bridge) – ретрансляционная система, соединяющая каналы передачи данных

Мост (bridge), а также его быстродействующий аналог – коммутатор (switching hub), делят общую среду передачи данных на логические сегменты. Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических сегментов (отрезков кабеля) с помощью одного или нескольких концентраторов. Каждый логический сегмент подключается к отдельному порту моста/коммутатора. При поступлении кадра на какой-либо из портов мост/коммутатор повторяет этот кадр, но не на всех портах, как это делает концентратор, а только на том порту, к которому подключен сегмент, содержащий компьютер-адресат.

Разница между мостом и коммутатором состоит в том, что мост в каждый момент времени может осуществлять передачу кадров только между одной парой портов, а коммутатор одновременно поддерживает потоки данных между всеми своими портами. Другими словами, мост передает кадры последовательно, а коммутатор параллельно.

Мосты используются только для связи локальных сетей с глобальными, то есть как средства удаленного доступа, поскольку в этом случае необходимость в параллельной передаче между несколькими парами портов просто не возникает.

Маршрутизатор (router) – ретрансляционная система, соединяющая две коммуникационные сети либо их части.

Каждый маршрутизатор реализует протоколы физического (1А, 1B), канального (2А, 2B) и сетевого (3A, 3B) уровней, как показано на

Маршрутизатор работает с несколькими каналами, направляя в какой-нибудь из них очередной блок данных.

Транспортные шлюзы служат для соединения компьютеров, использующих различные транспортные протоколы, ориентированные на работу с установлением соединения.

Шлюзы приложений работают с ферматами и содержимым пакетов на более высоком уровне.

....... 13) Проблема совместимости и стандартизация.
Современная телекоммуникационная сеть

.........14) стандартизация и открытые системы

........15) классификация стандартов

..........16) концепция симиуровневой модели

...........17) другие сетевые модели.

..........18) прокладкой уровень

Организует взаимодействие прикладных программ пользователя с процессами модели OSI. Обеспечивав им набор некоторых сетевых услуг. Взаимодействие сообщения с внешним уровнем осуществляется через прикладной программный интерфейс.
API
Назначение и задачи этого уровня определяются набором протоколов, с помощью которых пользователи получают доступ к сетевым ресурсам.

.....19) Уровень представления.
Обеспечивает требуемую форму представления информации для передачи по сети не меняя ее содержания.
Средствами этого уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных.
При передачи на этом уровне могут выполняться:
- шифрованное данных для обеспечения секретности
- сжатие данных
- преобразование данных из одного протокола в другой, для передачи между разными платформами и операционными системами.

На принижающем компьютере этот уровень обеспечивает расшифровку, распаковку и другие преобразования данных в формат пригодный для пользовательских приложений. Этот уровень могут поддерживать:
- редиректор - программа которая определяет средство обработки запроса
- шлюз - устройство или программа являющаяся точкой соединения между двумя разными сетями.

...20) Сеансовый уровень.
Обеспечивает координацию связей между двумя компьютерами сети. Он выполняет следующие функции:
1 группа) отвечает за установления связи между переедающим и принимающем компьютерами, организует сеанс обмена данными, управляет приемом и передачей пакетов, обеспечивает завершение сеанса
2 группа) осуществляет контроль со степенью завершения длинных передач,
для этого в потоке данных он размещает маркеры
3 группа) обеспечивает управление диалогом для того чтобы фиксировать какая из сторон в данный момент является активной.
4 группа) устанавливает и разрывает диалоги приложения с приложением.
5 группа) проверяет режим связи.
6 гр) определяет приоритеты услуг и генерирует сообщения о неполадках на своем и на вышестоящем уровне
7) выполняет задачи обеспечения безопасности и распознавания имен.

Функции этого уровня чаще всего объединяются с функциями прикладного уровня и реализуются в одном протоколе.

.....21) Транспортный уровень
Является пограничным уровнем между выше лежащими уровнями (зависящие от приложений) и ниже лежащими уровнями (привязанными к аппаратуре конкретной сети). Его сообщением является пакет данных протокола транспортного уровня. По сути он связывает промежуточные системы (IS) передачи пакетов с использованием нижних уровней и окончные системы (ES) работающие на верхнем уровне.

Назначение транспортного уровня - обеспечение качественной передачи сообщений и контроль ошибок.
Модель IS определяет пять классов транспортных услу, которые обеспечивают требуемые характеристики: пропускную способность, задержку порхождений, уровень достоверности, установление прерванной связи, способность к обнаружению ошибок передачи и к их управлению.
Основными функциями транспортного уровня являются:
- разбиение передаваемых данных на пакеты
- сборка принимаемых пакетов и передача их в нужной последовательности на сеансовый уровень
- определение путей передачи пакетов
- контроль передачи данных, обнаружение и исправление ошибок передачи
- согласование сетевых уровней различных несовместимых сетей
- отображение логических имен на логические сетевые адреса с использованием системы разрешения имен.

Используется два режима передачи пакетов: с установлением соединения и без него

Эмблема " краевая олимпиада профессионального мастерства; техническое обслуживание автомобильного транспорта"

СП. Системное программирование

................1)Структура и основные компоненты вычислительной системы.

Вычислительная система - это программный аппаратный комплекс который предоставляет услуги пользователю. Ее структуру удобно представлять в виде многоуровневой пирамиды.

Прикладные программы 6 уровень
Системные программы 5 уровень
Системы программирования 4 уровень
Управление логическими устройствами 3 уровень
Управление физическими устройствами 2 уровень
Аппаратные средства 1 уровень

Ресурсы вычислительной системы разделяют на два типа:
1- не участвующий в управлении программы
2- участвующий в управлении программы
Ресурсы второго типа называются физическими ресурсами аппаратуры.

Управление физическими устройствами выполняют программы ориентированные на аппаратуре. Они взаимодействуют с аппаратными структурами и имеют одинаковую систему управляющих и контролирующих сигналов.

Уровень управления логическими устройствами ориентирован на пользователя. Команды этого уровня обращены к уровню управления физическими устройствами. На базе уровня управления логическими устройствами могут создаваться новые логические ресурсы.

Системы программирования это комплекс программ для поддержки всего технологического цикла разработки программного обеспечения.

Системные программы это комплекс программ для взаимодействия прикладных программ с логическими устройствами вычислительной системы.

Прикладное программное обеспечение необходимо для решения задач из конкретных предметных областей

Программы второго и третьего уровня образуют основу операционной системы.

................2) Структура ЭВМ.

Основной функцией центрального процессора является обработка информации и взаимодействие с остальными устройствами. Обмениваться данными он может только с ОЗУ. В ОЗУ размещается текущая программа. ОЗУ состоит из ячеек памяти каждая из которых имеет уникальный адрес и разбит на два поля: поле внутрисистемной информации и машинное слово содержащие команду или данные.
Машинное слово состоит из двоичных разрядов количество которых определяет разрядность вычислительной системы.

Центральный процессор выбирает из ОЗУ последовательность команд для выполнения, он состоит из двух компонентов:
- устройство управления принимает слово из ОЗУ и определяет команда это или данные. Если это команда то устройство управления выполняет ее, если данные, то передает их арифметическому устройству
- арифметическое устройство - занимается только вычислением.

Так как скорость обработки информации процессором значительно больше чем скорость доступа к ОЗУ, то устройство управления работает с более быстрой регистровой памятью.

...........3) Регистры общего назначения.

Так как центральный процессор - самое быстрое устройство в ЭВМ, то для сглаживания разницы между доступа скорости к ОЗУ и скоростью работы процессора применяются регистры.
Это устройства способные хранить информацию и обеспечивающих скорость доступа сравнимую со скоростью процессора.
В зависимости от назначения регистры разделены на несколько групп. К группе регистров общего назначения относятся те регистры которые доступны из всех команд. Они могут хранить различные типы данных. При программировании их можно использовать для сокращения количества обращения к оперативной памяти. Это позволяет ускорить процедуру получения данных процессорам.

4) Специальные регистры.

Эта группа регистров разделяется на две под группы:
- регистры отвечающие за состояние исполняемой программы, например, счетчик команд который содержит адрес исполняемой в данный момент команды, его значение можно изменять олово косвенно передавая управление к какой-либо адрес. К этой же подгруппе относится флаговый регистр результата выполнения последней команды. К этой же подгруппе относится регистр указателя стека. Команды которые работают со стеком используются для переходов из функции в функцию.
Соку в системе используется для передачи параметров и организации автоматической памяти. Автоматическая память обсчитывается относительно вершины стека при входе в функцию, и при выходе она освобождается
- вторая подгруппа это управляющие регистры вычислительной системы, они предназначены для взаимосвязи процессора с внешними устройствами.

5) Система прерываний.

Это одно из средств управления взаимосвязью с внешними устройствами.
В каждой ЭВМ имеется набор некоторых событий и аппаратных реакций на возникновения каждого из них. Эти события называются
прерываниями.
Система прерываний используется не только для управления внешними устройствами но и для возможности асинхронной работы с ними.

В момент возникновения прерывания происходит: в некоторых специальных регистров аппаратно сохраняется информация о текущей программе (счетчик команд, регистр результата, указатель стека и наиболее важные регистры общего назначения) эти действия называются малым упрятыванием.
В управляющий регистр (регистр прерываний) заносится код возникшего прерывания, запускается программа обработки прерываний из ОС. Она размещается в освободившихся при упрятывании ресурсах. Она анализирует причину прерываний. Если прерывание фатальное то управление передается ОС и программа завершается. Если прерывание не фатальное то проверяется можно ли его обработать оперативно. Если да, то оно обрабатывается, освобожденные регистры снова отдаются программе и ее выполнение продолжается. Если обработать прерывание оперативно невозможно, то происходит полное упрятывание: информация из всех регистров исполнявшейся программы сохраняется в системных таблицах. Фиксируется то что часть оперативной памяти занимаемая программой может быть перенесена на внешние устройства. Далее следует обработка прерываний и возврат из него к продолжение программы.

.......6) Регистры буферной памяти. (кеш)

В процессе выполнения программы в какие то моменты идут обращения за данными в оперативную память. В некоторые другие моменты времени обработанные данные записываются в память.
Эти два процесса являются основной причиной снижающей скорость работы ЭВМ в целом.

Одним из путей которые сглаживают отставания оперативной памяти от процессора заключается в уменьшении количества реальных обращений к оперативной памяти. Для этого процессоры содержат быстродействующую регистровую память – кеш. Алгоритм чтения при этом из оперативной памяти следующий:
- проверяется наличие в специальной регистровом буфере строчки с исполнительным адресом совпадающим с исполнительным адресом требуемых данных. Если такая строчка есть, то соответствующие этому адресу значения считается значением требуемых данных и передается в процессор для обработки. Если такой строчки нет то происходит обмен с оперативной памятью. Копия полученного значения помещается в регистровый буфер и помечается исполнительным адресом этого значения в оперативной памяти.

Алгоритм записи результатов исполнения команды симметричен описанному. Наибольший эффект минимизации обращения к ОЗУ достигается при выполнении небольших циклов.

.......7) Оперативная память

^ Использование расслоения памяти. Физически ОЗУ представимо в виде объединения k устройств, способных хранить одинаковое количество информации и способных взаимодействовать с процессором независимо друг от друга. При этом адресное пространство ВС организовано таким образом, что подряд идущие адреса, или ячейки памяти, находятся в соседних устройствах (блоках) оперативной памяти.

Программа состоит (в большей степени) из линейных участков. Если использовать этот параллелизм, то можно организовать в процессоре еще один буфер, который организован так же, но в котором размещаются машинные команды. За счет того, что есть параллельно работающие устройства, то этот буфер автоматически заполняется вперед. Т.е. за одно обращение можно прочесть k машинных слов и разместить их в этом буфере. Далее, действия с буфером команд похожи на действия с буфером чтения/записи. Когда нужна очередная команда (ее адрес находится в счетчике команд), происходит ее поиск (по адресу) в буфере, и если такая команда есть, то она считывается. Если такой команды нет, то опять-таки работает внутренний алгоритм выталкивания строки, новая строка считывается из памяти и копируется в буфер команд. Расслоение памяти в идеале увеличивает скорость доступа в k раз, плюс буфер команд позволяет сократить обращения к ОЗУ.

.....8) Проблемы использования ОЗУ в мультипрограммном режиме.

Мульти программный режим означает что в вычислительной системе одновременно выполняются несколько процессов. Значит оперативная память должна быть распределена между ними.

Это порождает первую проблему. Всегда ли программу можно поместить в произвольный диапазон ОЗУ? Обладает ли программа свойством перемещения по памяти? На сколько она связана с адресным пространством на которое ее запрограммировали?

Вторая проблема. В какие то моменты времени некоторые процессы заканчиваются и занимаемые ими диапазоны памяти освобождаются. Если на момент освобождения нет задачи которая поместится в освободившийся диапазон или имеющаяся задача не занимает его полностью, то начинается фрагментация оперативной памяти.
Для борьбы с фрагментацией памяти и решения проблемы перемещения программы по адресному пространству используется виртуальной память.

......9) Виртуальная память.

Суть ее работы заключается в следующем. Пусть имеется некоторое адресное пространство программы, то есть то адресное пространство, в терминах которого оперирует программа. И имеется адресное пространство физическое, которое зависит от времени. Оно характеризует реальное состояние физической оперативной памяти.

В машинах, поддерживающих виртуальную память, существует механизм преобразования адресов из адресного пространства программы в физическое адресное пространство, то есть при загрузке задачи в память машины операционная система размещает реальную задачу в той оперативной памяти, которая является свободной, вне зависимости от того, является ли этот фрагмент непрерывным, либо он фрагментирован. Это первое действие выполняет операционная система. Она знает о состоянии своих физических ресурсов: какие свободны, какие заняты.

Второе: операционная система заполняет некоторые аппаратные таблицы, которые обеспечивают соответствие размещения программы в реальной оперативной памяти с адресным пространством, используемым программой. То есть можно определить, где в физической памяти какая часть программы размещена, и какая часть адресного пространства программы поставлена ей в соответствие.

После этого запускается программа, и начинает действовать аппарат (или механизм) виртуальной памяти. Устройство управления выбирает очередную команду. Из этой команды оно выбирает операнды, то есть адреса и те индексные регистры, которые участвуют в формировании адреса. Устройство управления (автоматически) вычисляет исполнительный адрес того значения, с которым надо работать в памяти. После этого автоматически (аппаратно) происходит преобразование адреса исполнительного программного (или виртуального) в адрес исполнительный физический с помощью тех самых таблиц, которые были сформированы операционной системой при загрузке данной программы в память. И продолжается выполнение команды. Аналогично выполняется и, например, команда безусловного перехода на какой-то адрес. Точно так же устройство управления вычисляет сначала адрес исполнительный, после чего он преобразуется в адрес физический, а потом значение этого физического адреса помещается в счетчик команд. Это и есть механизм виртуальной памяти.

10) Страничная организация памяти

11) Внешние устройства. Их можно определить ка все те устройства которые отличаются от процессора и памяти.
Управление внешними устройствами осуществляется через систему прерываний.
Все внешние устройства можно разделить на две группы:
Внешние запоминающих устройства
Устройства ввода-вывода.
Взу это устройства способные хранить информацию некоторое время автономно и обеспечивать чтение и запись этой информации в оперативную память.
С точки зрения использования Взу различными компонентами ПО можно выделить следующие типы устройства: магнитные барабаны, магнитные диски, магнитные домены, устройства использующие технологию флеш.

В любое запоминающее устройство информация записывается некоторыми блоками или записями. В одних устройствах размер или запись блока фиксирован. В других устройствах размер самими произволен, и определяется начальным и конечным маркером.

По способу работы с записями и блоками Взу бывают двух типов: устройства прямого доступа и устройства последовательного доступа.

12) Понятие канала и его назначения.

Первоначально устройство управления внешним устройством являлось некоторым интерфейсом, который получал команды от цп и передавал их конкретному внешнему устройству т е цп должен был обрабатывать все действия по управлению конкретным устройством, это приводило к значительным потерям времени.
Поэтому были созданы специализированные устройства - каналы.
Это специализированная вычислительная машина имеющая собственный процессорный элемент и необходимую память. Обычно он имеет следующую структуру: высокоскоростной канал с памятью основной машины, управляющий канал для взаимодействия с цп и некоторое количество каналов для подключения внешних устройств.
Функции канала это выполнение макрокоманд которые обеспечивают обмен информацией с внешними устройствами и управление ими.
Таким образом каналы освобождают цп от мелких команд управления деталями внешних устройств, при этом сами каналы могут быть достаточно интеллектуальными. Например они могут сами организовать буферизацию обмена с диском.
В современные ЭВМ могут иметь несколько таких каналов которые разгружают цп.

13) Мульти программный режим.

Мульти программный режим обеспечивает одновременную обработку или одновременное выполнение нескольких программ.
Изначально мультипрограммирование было создано с целью максимальной загрузки цп. Но при этом пришлось решить несколько новых проблем.
- проблема защиты памяти- если в системе одновременно выполняется несколько программ то в ней на аппаратном уровне должен работать механизм, который обеспечивает защиту адресного пространства оперативной памяти каждой из этих программ от других. Срабатывает этот механизм следующим образом: в соответствии таблицей приписки номер строки это номер виртуальной страницы памяти, а содержимое строки это некоторый код. Если этот код не меньше нуля, то такая виртуальная страница есть, и она переписана некоторой физической странице. В этом случае происходит нужное преобразование адреса и все программы выполняются. Если же код меньше нуля, то такой виртуальной страницы нет. И если к ней происходит обращение, то возникает прерывание по защите памяти. Если анализ прерывания подтверждает что страницы нет, то процесс вызвавший страницы прерывается.
- вторая проблема- для реализации мультипрограммирования системе необходимо наличие привилированного режима - режим в котором программе доступны все команды процессора. Соответственно другой режим - режим процесса. Т. е. большая часть пользовательских программ не могут управлять аппаратурой непосредственно. Они обращаются к аппаратуре через Ос. А Ос работает в режиме ядра поэтому она может выстраивать из этих обращений очереди использую буферизацию.
- третья проблема - если в мультипрограммном режиме в одной из программ появилась ошибка, то система повисает и ни одна программа не может работать. Чтобы такого не случилось необходимо прерывание по таймеру - в некоторый диапозон времени все программы останавливались и управление передавалось Ос. Она должна оценивать ситуацию и соответствующим образом реагировать. Т е наличие такого прерывания является третьим условием реализации мультипрограммного режима.
- четвертая проблема - если в Оперативной памяти размещать весь код и данные выполняющихся программ, то большая ее часть будет простаивать. Выходом из этой ситуации является аппарат подкачки -

Swapping - это аппаратно программное средство которое позволяет держать в оперативной память минимальную часть каждой программы.

Для предотвращения простоев ОЗУ в оперативной памяти размещается только та часть данных программы и данных которая выполняется в данный момент. По мере необходимости от работавшие команды и данные за меняются следующими, из внешней памяти. Для ускорения процедуры замены во внешней памяти создается файл подкачки - swapping

........14) Программы и программное обеспечение.

Программа - это данные, предназначенные для управления конкретными компонентами системы обработки информации для реализации определенного алгоритма.
Программное обеспечение это совокупность программ и программных документов необходимых для их эксплуатации.
Программное обеспечение предназначено для многократного использования и применяется разными пользователями. Поэтому оно должно обладать набором свойства:
- необходимость документирования
- эффективность
- надежность - 1. тестирование программы при всех допустимых спецификациях входных данных; 2. Защита от неправильных действий пользователя; 3. Защита от взлома; 4. Появление ошибок любого уровня не должно приводить к краху системы. Ошибки должны обнаруживаться, диагностироваться, исправляться, и если невозможно исправить превращаться в корректный отказ. 5. Системные структуры данных должны сохраняются безусловно; 6. Сохранение целостности пользовательских данных очень желательно.
- возможность сопровождения - возможные цели сопровождения это адаптация ПО к конкретным условиям применения, устранение ошибок, модификация.

Во всех случаях требуется тщательное структурирование программного обеспечения и носителем информации об этой структуре должна быть программная документация.

.......15) Системное программирование.

Системная программа это программа предназначенная для поддержания работоспособности системы обработки информации или повышения эффективности ее использования.

Прикладная программа - это программа предназначенная для решения задачи или класса задач в определенной области применения системы обработки информации.

Таким образом системное программирование с одной стороны это процесс разработки системных программ.

С другой стороны системное программирование это разработка программ повышенной сложности.

Кроме системных и прикладных программ выделяется и промежуточное программное обеспечение - совокупность программ, управляющих вторичными ресурсами ориентированными на решение определенного класса задач. К ним относятся менеджеры транзакции, серверы баз данных, серверы коммуникаций.
С точки зрения инструментальных средств разработки промежуточное ПО ближе к прикладному так как не работает на прямую с первичными ресурсами, а использует для этого услуги системного программного обеспечения.
С точки зрения алгоритмов и технологий разработки промежуточное ПО ближе к системному, так как является сложным программным изделием и в нем применяются алгоритмы сходные с алгоритмами в системной ПО.
Системное программное обеспечение разделяется на системные управляющие программы и системные обслуживающие программы.

Управляющая программа реализует набор функций управления ресурсами, взаимодействия с внешней средой, восстановления работы системы после сбоев и неисправностей.

Обслуживающая программа или утилита предназначена для оказания услуг общего характера пользователям и обслуживающему персаналу.

Система программирования это система образованная языком программирования, компилятором или интерпретатором программ, соответствующей документацией

16) Программный модуль. Исходный модуль. Макропроцессор.
При разработки программ используется принцип модульности, раз биение сложной программы на составные части, каждая из которых может подготавливаться отдельно модульность является основным инструментом структурирования программного изделия, облегчающим его разработку, откладку и сопровождение

Программный модуль - программа или функционально завешенный фрагмент программы, предназначенный для хранения, трансляции, объединения с другими программными модулями и загрузки в оперативную память.

При выборе модульной структуры должны учитываться следующие следующие основные соображения:
- функциональность – модуль должен выполнять законченную функцию
- несвязность - модуль должен иметь минимум связей с другими модулями, связь через глобальные переменные и области памяти нежелательна.
- специфицируемость - входные и выходные данные модуля должны четко формулироваться.

Исходный модуль - программный модуль на исходном языке, обрабатываемый транслятором и представляемый для него как целое, достаточное для проведения трансляции.

Первым этапом подготовки программ является обработка ее Макропроцессором. Макропроцессор обрабатывает текст программы и на выходе его получается новая редакция текста.
17) Трансляция.
Трансляция - преобразование программы, представляет ой на одном языке программирования, в программу на другом языке программирования, в определенном смысле равносильную первой.

Машинный язык - язык программирования, предназначенный для представления программ в форме, позволяющей выполнять ее непосредственно техническими средствами обработки информации.

Трансляторы - общее название для программ осуществляющих трансляцию. Они подразделяются на Ассемблеры и Компиляторы - в зависимости от исходного языка программы которую они обрабатывают. Ассемблеры работают с Автокодами или языками Ассемблера, Коппиляторы - с языками высокого уровня.

Автокод - символьный язык программирования, предложения которого по своей структуре в основном подобны командам и обрабатываемым данным конкретного машинного языка.

Язык Ассемблера - язык программирования, который представляет собой символьную форму машинного языка с рядом возможностей, характерных для языка высокого уровня.

Язык высокого уровня - язык программирования, понятие и структура которого удобны для восприятия человеком.

Объектный модуль - программный модуль, получаемый в результате трансляции исходного модуля.

Загрузочный модуль - программный модуль, представленный в форме, пригодной для загрузки в оперативную память для выполнения.
Загрузочный модуль сохраняется в виде файла на высшей памяти. Для выполнения программа должна быть перенесена в оперативную память. Иногда при этом требуется некоторая дополнительная обработка. Эта функция выполняется Загрузчиком, который обычно входит в состав операционной системы. Возможен также вариант, в котором редактирование связей выполняется при каждом запуске программы на выполнение и совмещается с загрузкой. Это делает Связывающий Загрузчик. Вариант связывания при запуске более расходный, т.к. затраты на связывание тиражируются при каждом закуске. Но он обеспечивает:
- большую гибкость в сопровождении, так как позволяет менять отдельные объектные модули программы, не меняя остальных модулей;
- экономию внешней памяти, т.к. объектные модули, используемые во многих программах не копируются в каждый загрузочный модуль, а хранятся в одном экземпляре.

Вариант интерпретации подразумевает прямое исполнение исходного модуля.

18) Интерпретация - реализация смысла некоторого синтаксически законченного текста, представленного на конкретном языке.

Интерпретатор читает из исходного модуля очередное предложение программы, переводит его в машинный язык и выполняет. Все затраты на подготовку тиражируются при каждом выполнении, следовательно, интерпретируемая программа принципиально менее эффективна, чем транслируемая. Однако интерпретация обеспечивает удобство разборки, гибкость в сопровождении и переносимость.

Системы, обеспечивающие подготовку программ в среде, отлитой от целевой называются кросс-системами.
В кросс-системе может выполнятся вся подготовка или ее отдельные этапы:
- макрообработка и трансляция
- редактирование связей
- отладка

Типовые переменные кросс-систем - для тех случаев когда целевая вычислительная система просто не имеет ресурсов, необходимых для подготовки программ. Программные средства обеспечивающие отладку программы на целевой системе можно также рассматривать как частный случай кросс-системы.