II. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ (»70 мин)

ТЕКСТ ЛЕКЦИИ №7

По дисциплине

«Современные системы управления базами данных»

 

Лекции составляют основу теоретического обучения и должны давать систематизированные основы научных знаний по дисциплине, раскрывать состояние и перспективы развития соответствующей области науки и техники, концентрировать внимание обучающихся на наиболее сложных и узловых вопросах, стимулировать их активную познавательную деятельность и способствовать формированию творческого мышления.

Ведущим методом в лекции выступает устное изложение учебного материала, сопровождающееся демонстрацией видео- и кинофильмов, схем, плакатов, показом моделей, приборов и макетов, использованием электронно-вычислительной техники.

Лекции читаются начальниками (заведующими) кафедр, их заместителями, профессорами, доцентами и старшими преподавателями, как правило, для лекционных потоков. В порядке исключения к чтению лекций приказом начальника вуза могут допускаться наиболее опытные преподаватели и ассистенты, имеющие ученую степень или педагогический стаж не менее пяти лет.

 

Тема 4. Физическая организация данных

 

ВНУТРЕННЯЯ ОРГАНИЗАЦИЯ РЕЛЯЦИОННЫХ СУБД

Учебные вопросы

Списковые структуры данных в памяти ЭВМ.

Модель внешней памяти.

 

Задание на самоподготовку: [1], с.157-175

 

Время: 90 минут

 

Место: ауд.______

 

Материальное обеспечение и наглядные пособия

1. Графопроектор.

2. Диапроектор.

3. Комплект слайдов и диапозитивов.

4. ПЭВМ.

 

I. ВВОДНАЯ ЧАСТЬ (»15 мин.)

Учебный поток в лекционной аудитории

15¢

Проверяю наличие студентов и готовность к занятию. Провожу инструктаж по ПМБ. Даю под запись тему, учебные вопросы, задание на самоподготовку. Объявляю цели и план проведения занятия. Провожу контрольный опрос, делаю вывод о качестве самоподготовки. Акцентирую внимание на квалификационных требованиях и актуальности темы.

 

Правила и меры безопасности

 

1. Операции с ТСО выполняет дежурный по группе только по командам преподавателя.

2. Пользование другими электроприемниками на занятиях запрещено.

 

 

Вопросы контроля

1. Схематически представить на доске и пояснить трехуровневую модель представления данных.

2. Представить на языке ER-диаграмм инфологическую модель БД «КУРС». Пояснить выделенные сущности и указанные связи.

3. Представить на доске основные элементы реляционной модели.

4. Определение понятия «ключ». Характеристика ключей в реляционных БД.

 

Актуальность

Вычислительная техника с каждым годом все шире применяется в различных сферах человеческой деятельности. Это объясняется рядом объективных причин. Прежде всего, следует отметить успехи как в области технического, так и математического обеспечения ЭВМ, в развитии электроники и интегральной схемотехники. Современные вычислительные машины и системы достигли высокого уровня развития.

Широкое применение средств вычислительной техники связано с информационным взрывом, сущность которого состоит в том, что количество информации, которое человек должен воспринимать и перерабатывать, лавинообразно растет (так называемый экспоненциальный закон роста информации). Это касается экономики и техники, науки и технологии, медицины и социального обеспечения.

Информация, данные все чаще рассматриваются как общие жизненно важные национальные ресурсы, которые должны быть организованы так, чтобы ценность их была по возможности максимальной.

Резкий рост объемов перерабатываемой информации и накопленный опыт использования электронно-вычислительной техники в военной сфере приводят к необходимости пересматривать такую традиционную область обработки информации, как управление данными.

II. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ (»70 мин)

В системах обработки данных в качестве данных выступают описания (представления) фактов и понятий рассматриваемой предметной области на точном и формализованном входном языке системы – языке описания данных. С помощью входного языка при описании фактов и понятий ПО между элементами данных конструируются логические структурные отношения. В качестве логических структур используют либо таблицы, представляющие собой двумерный или n-мерный массив данных, либо древовидные иерархические структуры, либо сетевые структуры, представляющие собой сложную многосвязную структуру с большим количеством взаимных соединений и т.п. Чтобы правильно использовать вычислительную машину, необходимо хорошо представлять себе структурные отношения между данными, знать способы представления таких структур в памяти машины и методы работы с ними. Структура данных и представление этой структуры в памяти ЭВМ – два важных, но различных между собой понятия. Так, например, некоторая логическая структура данных типа «дерево» может быть представлена в памяти ЭВМ несколькими различными способами.

Таким образом, любое представление структуры данных в памяти ЭВМ должно включать в себя как сами данные, так и задаваемые взаимосвязи, которые и определяют логическое структурирование.

Форма представления структур данных в памяти ЭВМ зависит от предполагаемого использования данных, поскольку для различных типов структур эффективность выполнения тех или иных операций обработки данных различна. Основное различие форм представления структур данных в памяти ЭВМ определяются в первую очередь тем, как адресуются элементы структуры данных в памяти машины – по месту или по содержимому. В первом случае указываются логические или физические адреса данных, определяющие местоположение данных в памяти машины. Во втором случае размещение данных и их выборка осуществляются по известному значению ключа, т.е. определяются содержимым самих данных.

Наиболее простой формой хранения данных в памяти ЭВМ является одномерный линейный список.

Линейный список – это множество n³0 объектов (узлов) X[1], Х[2], …, X[n], структурные свойства которого связаны только с линейным (одномерным) относительным расположением узлов. Если n>0, то X[1] является первым узлом; для 1<i<n узел X[i-1] предшествует узлу X[i], а узел X[i+1] следует за ним, X[n] является последним узлом, т.е. линейный список реализует структуру, которую можно определить как линейное упорядочение элементов данных [17].

Линейный список Х рассматривают как последовательность X[1], Х[2], …, X[i], …, X[n], компоненты которой идентифицированы порядковым номером, указывающим их относительное расположение в Х.

Одномерный линейный список, используемый для хранения данных в памяти машины, называют еще вектором данных или физической структурой хранения данных. Использование линейного списка в качестве физической структуры хранения данных определяется свойствами памяти вычислительной машины. Так, оперативная память ЭВМ представляет вектор, в котором байты упорядочены по возрастанию их адресов от 0 до наивысшего, т.е. проидентифицированы адресом.

Проблема представления логических структур данных в памяти ЭВМ заключается в нахождении эффективных методов отображения логической структуры данных на физическую структуру хранения. Такое отображение называют адресной функцией.

При реализации адресной функции используют два основных метода:

- последовательное распределение памяти;

- связанное распределение памяти.