Учебно-методическии комплекс дисциплины «Cистемное программирование» для специальности 5В011100 — «Информатика » (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА г. СЕМЕЙ
Документ СМК 3 уровня	УМКД	УМКД 042-39.1.66/03- 2015
УМКД Учебно-методические материалы по дисциплине «Системное программирование»	Редакция №1 от 01.01.2001

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИИ КОМПЛЕКС

ДИСЦИПЛИНЫ

«Cистемное программирование»

для специальности 5В011100 – «Информатика »

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Семей

2015

СОДЕРЖАНИЕ

Глоссарий Лекции Практические и лабораторные занятия Самостоятельная работа студента ГЛОССАРИИ

Ассемблер (Assembler) – язык программирования низкого уровня, инструкции которого соответствуют инструкциям машинного кода. Также, ассемблером называют программу – транслятор с языка программирования низкого уровня в машинный код.

Атрибут — элемент данных в кортеже.

База данных — набор связанных данных.

База Данных (БД) — структурированный организованный набор данных, описывающих характеристики каких-либо физических или виртуальных систем.

База Данных (БД) — совместно используемый набор логически связанных дынных (и описание этих данных), предназначенный для удовлетворения информационных потребностей организации.

Внешний ключ (foreign key) — поле таблицы, предназначенное для хранения значения первичного ключа другой таблицы с целью организации связи между этими таблицами.

Домен — набор допустимых значений одного или нескольких атрибутов.

Схема «звезды», схема звёздного соединения, звездоподобная схема, звёздная схема (от англ. star schema) — специальная организация реляционных таблиц, удобная для хранения многомерных показателей. Лежит в основе реляционного OLAP.

Индекс — объект базы данных, создаваемый с целью повышения производительности выполнения запросов.

Каталог данных (data directory) хранит информацию о месте и способе хранения данных.

Концептуальное проектирование — сбор, анализ и редактирование требований к данным.

Логическое проектирование — преобразование требований к данным в структуры данных.

Модель данных - интегрированный набор понятий для описания данных, связей между ними и ограничений, накладываемых на данные в некоторой организации.

Модель данных есть формальная теория представления и обработки данных в системе управления базами данных (СУБД), которая включает, по меньшей мере, три аспекта:

аспект структуры: методы описания типов и логических структур данных; аспект манипуляции: методы манипулирования данными; аспект целостности: методы описания и поддержки целостности базы данных.

Нормальная форма — требование, предъявляемое к отношениям в теории реляционных баз данных для устранения из базы избыточности, которая потенциально может привести к логически ошибочным результатам выборки или изменения данных.

Отношение — N-арным отношением R, или отношением R степени n, называют подмножество декартового произведения множеств D_1, D_2, ..., D_n (n\ge 1), не обязательно различных. Исходные множества D1,D2,...,Dn называют в модели доменами (в СУБД используется понятие тип данных).

Отношение имеет простую графическую интерпретацию, оно может быть представлено в виде таблицы, столбцы (поля, атрибуты) которой соответствуют вхождениям доменов в отношение, а строки (записи) — наборам из n значений, взятых из исходных доменов. Число строк (кортежей) n, называют кардиальным числом отношения, или мощностью отношения.

Первичный ключ (primary key) — минимальное множество атрибутов, являющееся подмножеством заголовка данного отношения, составное значение которых уникально определяет кортеж отношения.

Поле — некая характеристика моделируемого объекта.

Представления — виртуальная (логическая) таблица, результат запроса из базы данных.

Реляционная алгебра — формальная система манипулирования отношениями в реляционной модели данных.

Реляционная модель данных — логическая модель данных, строгая математическая теория, описывающая структурный аспект, аспект целостности и аспект обработки данных в реляционных базах данных.

Система управления базами данных (СУБД) - программное обеспечение, управляющее доступом к БД.

Системный каталог в реляционных СУБД представляет собой совокупность специальных таблиц, которыми владеет сама СУБД.

Системный каталог (словарь данных) — совокупное описание данных, называемых метаданными (совокупность метаданных (данные о данных)).

СУБД — специализированная программа (чаще комплекс программ), предназначенная для организации и ведения базы данных.

СУБД - программное обеспечение, с помощью которого пользователи могут определять, создавать и поддерживать базу данных, а также осуществлять к ней контролируемый доступ.

Схема — структура базы данных.

Таблица — структура данных, хранящая набор однотипных записей.

Транзакция — в информатике, группа последовательных операций, которая представляет собой логическую единицу работы с данными.

Транзакция представляет собой набор действий, выполняемых отдельным пользователем или прикладной программой с целью доступа или изменения содержимого базы данных.

Файл — простой набор записей, содержащих логически связанные данные.

Файловая система (картотека) — набор программ, которые выполняют для пользователей некоторые операции, каждая программа определяет свои собственные данные и управляет ими.

Физическое проектирование — определение особенностей хранения данных, методов доступа и т. д.

Хеширование — преобразование входного массива данных произвольной длины в выходную битовую строку фиксированной длины.

Целостность базы данных — соответствие имеющейся в базе данных информации её внутренней логике, структуре и всем явно заданным правилам.

ЛЕКЦИИ

Лекция 1. Об ассемблере

Интересно проследить, начиная со времени появления первых компьютеров и заканчивая сегодняшним днем, за трансформациями представлений о языке ассемблера у программистов.

Когда-то ассемблер был языком, без знания которого нельзя было заставить компьютер сделать что-либо полезное. Постепенно ситуация менялась. Появлялись более удобные средства общения с компьютером. Но, в отличие от других языков, ассемблер не умирал, более того он не мог сделать этого в принципе. Почему? В поисках ответа попытаемся понять, что такое язык ассемблера вообще.

Если коротко, то язык ассемблера — это символическое представление машинного языка.  Все процессы в машине на самом низком, аппаратном уровне приводятся в действие только командами (инструкциями) машинного языка. Отсюда понятно, что, несмотря на общее название, язык ассемблера для каждого типа компьютера свой. Это касается и внешнего вида программ, написанных на ассемблере, и идей, отражением которых этот язык является.

По-настоящему решить проблемы, связанные с аппаратурой (или даже, более того, зависящие от аппаратуры как, к примеру, повышение быстродействия программы), невозможно без знания ассемблера.

Программист или любой другой пользователь может использовать любые высокоуровневые средства, вплоть до программ построения виртуальных миров и, возможно, даже не подозревать, что на самом деле компьютер выполняет не команды языка, на котором написана его программа, а их трансформированное представление в форме скучной и унылой последовательности команд совсем другого языка — машинного. А теперь представим, что у такого пользователя возникла нестандартная проблема или просто что-то не заладилось. К примеру, его программа должна работать с некоторым необычным устройством или выполнять другие действия, требующие знания принципов работы аппаратуры компьютера. И вот здесь-то и начинается совсем другая история.... Каким бы умным ни был программист, каким бы хорошим ни был язык, на котором он написал свою чудную программу, без знания ассемблера ему не обойтись. И не случайно практически все компиляторы языков высокого уровня содержат средства связи своих модулей с модулями на ассемблере либо поддерживают выход на ассемблерный уровень программирования.

Конечно, время компьютерных универсалов уже прошло. Как говорится нельзя объять необъятное. Но есть нечто общее, своего рода фундамент, на котором строится любое сколь-нибудь серьезное компьютерное образование. Это знания о принципах работы компьютера, его архитектуре и языке ассемблера как отражении и воплощении этих знаний.

Типичный современный компьютер (на базе i486 или Pentium) состоит из следующих компонентов (рис. 1).

Рис. 1. Компьютер и периферийные устройства

Из рисунка видно, что компьютер составлен из нескольких физических устройств, каждое из которых подключено к одному блоку, называемому системным. Если рассуждать логически, то ясно, что он играет роль некоторого координирующего устройства. Давайте заглянем внутрь системного блока (не нужно пытаться проникнуть внутрь монитора — там нет ничего интересного, к тому же это опасно): открываем корпус и видим какие-то платы, блоки, соединительные провода. Чтобы понять их функциональное назначение, посмотрим на структурную схему типичного компьютера (рис. 2). Она не претендует на безусловную точность и имеет целью лишь показать назначение, взаимосвязь и типовой состав элементов современного персонального компьютера.

Рис. 2. Структурная схема персонального компьютера

Обсудим схему на рис. 2 в несколько нетрадиционном стиле. Человеку свойственно, встречаясь с чем-то новым, искать какие-то ассоциации, которые могут помочь ему познать неизвестное. Какие ассоциации вызывает компьютер? У меня, к примеру, компьютер часто ассоциируется с самим человеком. Почему?

У компьютера есть органы восприятия информации из внешнего мира — это клавиатура, мышь, накопители на магнитных дисках. На рис. 2 эти органы расположены справа от системных шин.  У компьютера есть органы “переваривающие” полученную информацию — это центральный процессор и оперативная память.  И, наконец, у компьютера есть органы речи, выдающие результаты переработки. Это также некоторые из устройств справа.