Персональный менеджмент. Учет компьютерного оборудования на предприятие

где – число индексных блоков, в которых размещаются все записи.

Учитывая что  после поиска записи в индексном  блоке нужно еще раз обратиться к основной области, в формуле, добавилась единица (+1).

В табл. 1 представлена схема организации такого файла  на дисковом пространстве (фоном выделены свободные зоны).

Таблица 1
Схема организации  файла с плотным индексом
Блок	Ключи	Ссылки на №  записи	Свободная зона	Области
Блок 1	01-10/01	3		Индексная область
	02-20/02	4
	03-20/00	5
Блок 2	06-40/00	7
	07-50/01	8
	08-30/01	9
Блок 3	10-44/01	1
	11-44/02	2
	09-35/01	6
Блок 4	17-20/03
	18-40/02
	20-35/02
Номер записи	Ключ	Содержание		Основная область
1	10-44/01	Математика
2	11-44/02	Физика
3	01-10/01	Информатика
4	02-20/02	Теория информации
5	03-20/00	Базы данных
6	09-35/01	Интерфейс АСОиУ
7	06-40/00	Защита информации
8	07-50/01	АСТПП и САПР
9	08-30/01	Языки программирования
10	17-20/03	Операционные  системы
11	18-40/02	Цифровые сети интегрального обслуживания
12	20-35/02	Технологии  программирования

 

Из табл. 1 видно, что файл организован в виде двух областей — основной и индексной. В основной области хранятся значения ключевых полей, номера и содержание записей. В индексной области хранятся значения ключевых полей и ссылки на номер записи в основной области.

При операции добавления осуществляется запись данных в конец  основной области. При этом в индексную область необходимо добавить значения соответствующего ключевого поля и ссылку на номер записи, причем добавить информацию необходимо таким образом, чтобы не нарушить порядок записей.

Такой прием  организации индексной области позволяет без нарушения системы вводить новые типы изделий и присваивать им соответствующие буквенно-цифровые коды.

Именно поэтому  при проектировании физической модели хранения данных необходимо как можно точнее определить объемы хранимой информации, спрогнозировать ее рост и соответственно предусмотреть соответствующее расширение области хранения.

При организации хранения данных в виде файлов с плотным  индексом число обращений к диску при добавлении новой записи определится по формуле

Т_n = log₂ N_{инд. обл.} + 1 + 1 + 1.

Смысл формулы  заключается в следующем: число  обращений определяется числом обращений к индексной области плюс одно обращение к основному блоку, плюс одно обращение для изменения индексного блока и плюс одно обращение для занесения записи в основную область.

Таким образом, в файлах с плотным индексом при  обработке одной записи требуется дополнительно два обращения к дисковому пространству компьютера.

Следовательно, способы организации файлов баз  данных и соответствующие им физические модели должны быть направлены на сокращение времени обращения к дисковому пространству при ее поиске и сокращению времени на добавление и корректировку содержания баз данных. На это и направлен метод организации файлов с неплотным индексом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6.2. Файлы с неплотным индексом, или индексно-последовательные файлы

Структура записей  данных в таких файлах имеет вид, представленный на рис. 4.

При такой организации  файловой структуры процессы добавления новых записей отличаются от аналогичных действий в файлах с плотным индексом. Каждая новая запись заносится в соответственный блок на место, определенное значением ключевого поля. В этом случае выполняется следующая последовательность действий:

• определяется номер блока основной области, в который необходимо поместить новую запись;
• найденный блок считывается в оперативную память;
• в оперативной памяти производится корректировка блока;
• откорректированный блок записывается на диск на прежнее место.

В этом случае число  обращений к диску при внесении новой записи равно числу обращений  к диску при поиске блока плюс одно обращение, которое необходимо выполнить при записи откорректированного  блока на прежнее место. В данном случае не принимается во внимание время записи блока в оперативную память, которое несопоставимо со временем обращения к диску.

Следовательно, число обращений к дисковому  пространству при такой организации  файловой структуры будет на единицу  меньше, чем у файлов с плотным  индексом для каждой записи, что при значительном числе записей не только существенно сокращает время обработки данных, но и повышает надежность работы дисковых устройств.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6.3. Организация  индексов в виде В-дерева —  многоуровневой иерархической структуры 

Данное направление  совершенствования организации  файловой структуры связано с  преобразованием индексной области  файлов с неплотным индексом, который изначально предполагает описание этой области как одного упорядоченного списка, в вид иерархического симметрического поискового дерева. В таких деревьях число узлов на каждом уровне одинаково. Теоретические основы организации машинной памяти при построении таких иерархических систем были изложены в 1967 г. автором языка ассоциативного программирования АЛГЭМ, преподавателем Московского энергетического института А. И. Китовым.

Однако в  современной литературе по теории баз  данных иерархическую поисковую структуру принято называть B-деревом (читается: «Б-деревом») (от англ. B-tree – сбалансированное дерево).

На рис. 5 показан пример организации файловой структуры в виде В-дерева.

 

 

 

1.7. Способы организации  памяти для хранения данных

В основе реализации организации памяти современных  компьютеров лежат два принципа: принцип локальности обращений и соотношение стоимость/производительность. Принцип локальности обращений говорит о том, что большинство программ не выполняют обращений ко всем своим командам и данным равновероятно, а оказывают предпочтение некоторой части своего адресного пространства. Рассмотрим следующие аспекты организации памяти для хранения данных:

• иерархическая организации памяти;
• организация кэш-памяти;
• организация основной памяти;
• виртуальная память – как средство организации защиты данных.

.

 

 

 

 

 

 

 

 

1.7.1. Виртуальная память — как средство организации защиты данных

Общепринятая  в настоящее время концепция виртуальной памяти появилась достаточно давно. Она позволила решить целый ряд актуальных вопросов организации вычислений, к числу которых относится обеспечение надежного функционирования мультипрограммных систем.

Виртуальная память делит физическую память на блоки и распределяет их между различными задачами. При этом она предусматривает также некоторую схему защиты, которая ограничивает задачу теми блоками, которые ей принадлежат. Большинство, типов виртуальной памяти сокращают также время начального запуска программы на процессоре, поскольку не весь программный код и данные требуются ей в физической памяти, чтобы начать выполнение.

Виртуальная память автоматически управляет двумя  уровнями иерархии памяти: основной и внешней (дисковой) памятью.

Кроме того, виртуальная  память упрощает загрузку программ, обеспечивая  механизм автоматического перемещения  программ, позволяющий выполнять одну и ту же программу в произвольном месте физической памяти.

Системы виртуальной  памяти можно разделить на два типа: системы с фиксированным размером блоков, называемых страницами, и системы с переменным размером блоков, называемых сегментами. Рассмотрим оба типа организации виртуальной памяти.

 

 

 

 

1.7.2. Страничная организация памяти

В системах со страничной организацией основная и внешняя память (главным образом дисковое пространство) делятся на блоки, или страницы, фиксированной длины. Каждому пользователю предоставляется некоторая часть адресного пространства, которая может превышать основную память компьютера и которая ограничена только возможностями адресации, заложенными в системе команд. Эта часть адресного пространства называется виртуальной памятью пользователя. Каждое слово в виртуальной памяти пользователя определяется виртуальным адресом, состоящим из двух частей: старшие разряды адреса рассматриваются как номер страницы, а младшие — как номер слова (или байта) внутри страницы.

Каждый элемент  таблицы страниц содержит номер  физической страницы основной памяти и специальный индикатор. Единичное  состояние этого индикатора свидетельствует о наличии этой страницы в основной памяти. Нулевое состояние индикатора означает отсутствие страницы в оперативной памяти.

Поиск в таблицах страниц, расположенных в основной памяти, и загрузка TLB могут осуществляться либо программным способом, либо специальными аппаратными средствами. С этой целью в процессоре предусматривается дополнительный регистр защиты, содержащий описатель (дескриптор) таблицы страниц или базовограничную пару. База определяет адрес начала таблицы страниц в основной памяти, а граница – длину таблицы страниц соответствующей программы.

Одно из решений  проблемы сокращения длины таблиц основано на введении многоуровневой организации  таблиц. Частным случаем многоуровневой организации таблиц является сегментация при страничной организации памяти. Необходимость увеличения адресного пространства пользователя объясняется желанием избежать необходимости перемещения частей программ и данных в пределах адресного пространства, которые обычно приводят к проблемам переименования и серьезным затруднениям в разделении общей информации между многими задачами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.7.3. Сегментация памяти

В системах с  сегментацией памяти каждое слово в  адресном пространстве пользователя определяется виртуальным адресом, состоящим из двух частей: старшие разряды адреса рассматриваются как номер сегмента, а младшие — как номер слова внутри сегмента. Наряду с сегментацией может также использоваться страничная организация памяти. В этом случае виртуальный адрес слова состоит из трех частей: старшие разряды адреса определяют номер сегмента, средние — номер страницы внутри сегмента, а младшие – номер слова внутри страницы.

Как и в случае страничной организации, необходимо обеспечить преобразование виртуального адреса в  реальный физический адрес основной памяти. С этой целью для каждого пользователя операционная система должна сформировать таблицу сегментов. Каждый элемент таблицы сегментов содержит описатель (дескриптор) сегмента (поля базы, границы и индикаторов режима доступа). При отсутствии страничной организации поле базы определяет адрес начала сегмента в основной памяти, а граница – длину сегмента. При наличии страничной организации поле базы ; определяет адрес начала таблицы страниц данного сегмента, а граница — число страниц в сегменте. Поле индикаторов режима доступа представляет собой некоторую комбинацию признаков блокировки чтения, записи и выполнения.

 

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ  ЧАСТЬ

2.1. Назначение  и функции программной системы

Разработанная база данных «Компьютеры и комплектующие» предназначена для использования в фирмах, компаниях и в других сферах. Основной функцией является хранение данных и простота поиска историй.

Основные объекты:

1. Сотрудники;
2. техника.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Системные  требования

Для работы базы данных необходимы следующие ресурсы:

• процессор Pentium 133 или выше;
• минимальный объем оперативной памяти — 32 Мбайт;
• жесткий диск с объемом свободного пространства не менее 100 Мбайт;
• рекомендуется монитор типа VGA или с лучшей пазрешающей способностью;
• CD-ROM, клавиатура, мышь.