Реферат що таке інформаційна модель, і які бувають інформаційні структури

Як бути, якщо потрібно показати пристрій космічного корабля або молекули? Як бути, якщо потрібно побачити ще не побудований або давно зруйнований архітектурний ансамбль? Як бути, якщо потрібно випробувати роботу атомної електростанції в аварійному режимі? У цих та багатьох інших випадках люди використовують моделі.

Всі ви багато раз бачили матеріальні (інакше звані фізичними) моделі - об'єкти, що копіюють деякі характеристики іншого об'єкта. Однак модель може бути і інформаційної. В цьому випадку ми не створюємо спрощене подобу реального об'єкта, а описуємо цей об'єкт тим чи іншим способом. Наприклад, якщо описати цікавлять нас властивості у вигляді математичних формул, вийде математична модель. Вирішуючи завдання на уроці фізики, ви працюєте з інформ аціонного моделлю явища; користуючись картою на уроці географії або в поході, ви працюєте з інформаційною моделлю ділянки земної поверхні; розповідаючи знайомим, як пройти до вас додому - знову-таки, працюєте з інформаційною моделлю (створюєте її). Взагалі всі наші знання про реальний світ - це безліч інформаційних моделей.

Отже, модель - це деякий спрощений замінник реального об'єкта або системи. Модель відтворює тільки необхідні в конкретній ситуації характеристики оригіналу.

При складанні інформаційної моделі потрібно не тільки вибрати ознаки об'єкта, які в неї будуть включені, а й вирішити як буде організована інформація в пам'яті комп'ютера. Адже щоб даними можна було скористатися, вони не повинні бути "звалені в купу", їх необхідно якимось чином впорядкувати.

Відомі три основні структури31, що визначають організацію даних і зв'язків між німі.Одна з них зручна при описі систем об'єктів, в яких можна виділити "головні" і "підлеглі". Її називають деревом32. На верхньому рівні такої структури знаходиться один об'єкт (його називають коренем). На наступному (другому) рівні - кілька об'єктів, що входять в об'єкт першого рівня або підкоряються йому. Кожному з об'єктів другого рівня підкоряється декілька об'єктів третього рівня і т.д. Об'єкти самого нижнього рівня називають листям. (Виходить, дерево росте. Вниз!) За допомогою такої структури можна, наприклад, описати армійський підрозділ: корінь - рота; на другому рівні - взводу цієї роти; третій рівень - відділення, що входять до відповідного взвод, нарешті, "листям" будуть окремі бійці. Маючи організовану таким чином інформацію можна легко дізнатися не тільки відомості про конкретний військовослужбовця, а й про взвод і роті, в якій він служить; і навпаки, можна отримати інформацію не тільки про взвод, а й про кожного з бійців цього взводу.

Однак, далеко не завжди існує така однозначна підпорядкованість. Наприклад, якщо спробувати організувати в структуру дані про вчителів і класах, в яких вони викладають, вона виявиться складніше: кожен учитель працює з декількома класами, а й в кожному класі - кілька вчителів. Виходить вже не співвідношення "один до багатьох", а "багато до багатьох". Така структура з перехресними зв'язками одержала назву мережу.

На практиці (при використанні комп'ютера) найчастіше використовується третій різновид організації даних. Вона називається реляціонной33. Таке "страшне" назва - у добре всім відомого способу представлення інформації - у вигляді самих звичайних прямокутних таблиць, пов'язаних один з одним. Правда, не будь-яких. Є деякі обмеження:

Кожен рядок таблиці (її називають записом) описує один об'єкт.

Всі об'єкти в таблиці - однотипні (наприклад, одна таблиця буде описувати тільки підрозділу фірми, інша - тільки співробітників, третя - виконувані работи34). Таблиця містить тільки інформацію, безпосередньо пов'язану з її об'єктами.

Всі ознаки об'єктів (їх називають атрибутами) виділені в окремі стовпці - поля записів. Заголовки стовпців - імена полів.

У таблиці обов'язково повинен бути стовпець (або група стовпців), значення в якому будуть унікальними - неповторяющимися, його називають первинним ключем.

Інформаційні структури, що містять взаємозалежні дані про реальні об'єкти і зберігаються в зовнішній пам'яті комп'ютера, називаються базами даних (БД). Природно, бази даних також можуть бути ієрархічними, мережними і реляційними. Реляційна база даних складається з одного або декількох файлів, кожен з яких відповідає одній табліце35.

Файл (від англ. File - папка для паперів, швидкозшивач) - набір даних (програма, текст, малюнок, звук і т. Д.), Що зберігається в зовнішній пам'яті як одне ціле і позначається ім'ям. На пристроях зовнішньої пам'яті сучасних комп'ютерів можуть зберігатися тисячі файлів. Щоб було зручніше працювати, їх організовують в ієрархічну структуру - дерево каталогів. "Корінь" дерева - кореневої каталог36 - відповідає диску в цілому. У кореневому каталозі розміщується кілька каталогів, кожен з каталогів, в свою чергу, може містити ще кілька каталогів. У каталогах знаходяться файли. Хоча, в більшості випадків, не має значення, в який каталог поміщати файл, для зручності намагаються зберігати разом файли одного призначення.

Сама по собі база даних - це сховище інформації. Нам же необхідно мати можливість використовувати це сховище: поміщати туди, змінювати і, найголовніше, знаходити потрібні відомості. Для цього служать спеціальні програми - системи управління базами даних (СКБД). Існує безліч їх різновидів: від спрощених, що дозволяють створювати "електронні картотеки", до дуже складних, на основі яких будуються системи автоматизації великих організацій, коли десятки і навіть сотні людей одночасно працюють з величезними обсягами самих різних даних.

Ви пам'ятаєте, що вся інформація в комп'ютері представляється за допомогою двійкових кодів. Один і той же набір нулів і одиниць може відповідати і числу, і символу, і фрагменту малюнка. Наприклад, якщо в пам'яті ЕОМ зберігається код "01011010", це може бути число "90", буква "Z", елемент зображення або ще що-небудь. Але обробляти щось ці дані потрібно по-різному! Ось тут і приходить на допомогу тип даних. Він визначає:

подання до пам'яті (в тому числі, скільки байт пам'яті дані будуть займати);

можливі значення і

допустимі дії над ними.

Ось тепер прийшов час запустити СУБД і сформувати задуману структуру (вказавши імена всіх полів, їх типи, а при необхідності - і інші їх характеристики). Далі по черзі заносимо відомості про кожен об'єкт - ця робота хоч і не надто складна, але довга і вимагає уваги. Нарешті, розробляємо "макети виведення" (що визначають, як інформація буде представлена ​​на екрані і при друці) - і база даних готова. Природно, і потім, в процесі роботи, ми зможемо додавати нові записи, а також видаляти і редагувати старі.

Що ж можна робити з готовою БД? Зазвичай, система управління базами даних дозволяє:

виводити інформацію на дисплей і принтер;

знаходити дані певних об'єктів за різними ознаками (в тому числі, за умовами: =, <,>, <>, <=,>=);

сортувати - розставляти в порядку зростання або зменшення будь-якого атрибуту і т. д.

При роботі з БД особлива роль належить пристроїв зовнішньої пам'яті. Від їх ємності, швидкості і надійності безпосередньо залежать характеристики всієї системи. Сучасні пристрої зовнішньої пам'яті використовують магнітний або оптичний принципи запису. У першому випадку кожному біту даних відповідає так чи інакше намагнічений ділянку поверхні диска з покриттям, подібним покриттю магнітофонних стрічок; у другому - ділянку диска, що відображає або розсіює світло.

Накопичувачі на гнучких магнітних дисках (дискетах, флоппі-дисках) використовують диск з плівки з магнітним покриттям, укладений у пластмасовий корпус. Зараз використовуються, в основному, дискети діаметром 3,5 дюйма (89 мм) і ємністю 1,44 Мбайт. Гнучкі диски порівняно дешеві, дозволяють переносити інформацію з одного комп'ютера на інший, але працюють дуже повільно і, до того ж, досить ненадійні.