Сахалінський Державний Університет
Інститут Природничих Наук
Курсова робота
Тема: Нові інформаційні технології в освіті
Керівник:
Виконав:
Група:
Дата:
Оцінка:
Южно-Сахалінськ
2002р.
Введення
Сучасний період розвитку цивілізованого суспільства характеризуєпроцес інформатизації.
Інформатизація суспільства - це глобальний соціальний процес,особливість якого полягає в тому, що домінуючим видом діяльності всфері суспільного виробництва є збір, накопичення, продукування,обробка, зберігання, передача та використання інформації, що здійснюються наоснові сучасних засобів мікропроцесорної та обчислювальної техніки, атакож на базі різноманітних засобів інформаційного обміну. Інформатизаціясуспільства забезпечує:
• активне використання постійно розширюється інтелектуальногопотенціалу суспільства, який сконцентровано в друкованому фонді, і наукової,виробничої та інших видах діяльності його членів,
• інтеграцію інформаційних технологій з науковими, виробничими,ініціюючу розвиток всіх сфер суспільного виробництва,інтелектуалізацію трудової діяльності;
• високий рівень інформаційного обслуговування, доступність будь-якогочлена суспільства до джерел достовірної інформації, візуалізаціюпредставляється інформації, істотність використовуваних даних.
Застосування відкритих інформаційних систем, розрахованих навикористання всього масиву інформації, доступної в даний момент суспільствув певній його сфері, дозволяє удосконалити механізми управліннягромадським пристроєм, сприяє гуманізації та демократизаціїсуспільства, підвищує рівень добробуту його членів. Процеси,що відбуваються у зв'язку з інформатизацією суспільства, сприяють не тількиприскоренню науково-технічного прогресу, інтелектуалізації всіх видівлюдської діяльності, але і створення якісно нової інформаційноїсередовища соціуму, які забезпечують розвиток творчого потенціалу індивіда.
Одним з пріоритетних напрямків процесу інформатизації сучасногосуспільства є інформатизація освіти - процес забезпечення сфериосвіти методологією й практикою розробки та оптимальноговикористання сучасних або, як їх прийнято називати, новихінформаційних технологій (НІТ), орієнтованих на реалізаціюпсихолого-педагогічних цілей навчання, виховання. Цей процесініціює:
• вдосконалення механізмів управління системою освіти наоснові використання автоматизованих банків даних науково -педагогічної інформації, інформаційно-методичних матеріалів, а такожкомунікаційних мереж;
• вдосконалення методології та стратегії відбору змісту, методіві організаційних форм навчання, виховання, що відповідають завданнямрозвитку особистості учня в сучасних умовах інформатизаціїсуспільства;
• створення методичних систем навчання, орієнтованих на розвитокінтелектуального потенціалу учня, на формування уміньсамостійно здобувати знання, здійснювати інформаційно-навчальну,експериментально - дослідницьку діяльність, різноманітні видисамостійної діяльності з обробки інформації;
• створення і використання комп'ютерних тестуючих, діагностуючихметодик контролю та оцінки рівня знань учнів.
Інформатизація освіти як процес інтелектуалізації діяльностінавчає і навчається, що розвивається, але основі реалізації можливостейзасобів нових інформаційних технологій, підтримує інтеграційнітенденції процесу пізнання закономірностей предметних областей інавколишнього середовища (соціальної, екологічної, інформаційної та ін), поєднуючиїх з перевагами індивідуалізації та диференціації навчання, забезпечуючитому самим синергізм педагогічного впливу.
Можливості засобів нових інформаційних технологій
Поняття інформаційної технології
Під засобами нових інформаційних технологій (СНИТЬСЯ) будемо розумітипрограмно-апаратні засоби й пристрої, що функціонують на базімікропроцесорної, обчислювальної техніки, а також сучасних засобів ісистем інформаційного обміну, що забезпечують операції зі збору,продукування, накопичення, зберігання, обробки, передачі інформації.
До СНИТЬСЯ відносяться: ЕОМ, ПЕОМ; комплекти термінального обладнання для ЕОМвсіх класів, локальні обчислювальні мережі, пристрої введення-виведенняінформації, засоби введення та маніпулювання текстової та графічноїінформацією, засоби архівного зберігання великих обсягів інформації таінше периферійне устаткування сучасних ЕОМ; пристрої дляперетворення даних з графічної або звукової форм представлення данихв цифрову і назад; засоби і пристрої маніпулювання аудіовізуальноїінформацією (на базі технології Мультимедіа та систем "Віртуальнареальність "); сучасні засоби зв'язку; системи штучногоінтелекту; системи машинної графіки, програмні комплекси (мовипрограмування, транслятори, компілятори, операційні системи, пакетиприкладних програм тощо) та ін
Роль засобів нових інформаційних технологій в освіті
Прискорення науково-технічного прогресу, що грунтується на впровадженні ввиробництво гнучких автоматизованих систем, мікропроцесорних засобів іпристроїв програмного управління, роботів і обробних центрів,поставило перед сучасною педагогічною наукою важливе завдання - виховатиі підготувати підростаюче покоління, здатне активно включитися уякісно новий етап розвитку сучасного суспільства, пов'язаний зінформатизацією. Рішення вищеназваної завдання - виконання соціальногозамовлення суспільства - докорінно залежить як від технічної оснащеностінавчальних закладів електронно - обчислювальною технікою з відповіднимпериферійним обладнанням, учбовим, демонстраційним обладнанням,що функціонує на базі Сниться, так і від готовності учнів до сприйняттяпостійно зростаючого потоку інформації, у тому числі і навчальної.
Повсюдне використання інформаційних ресурсів, що є продуктомінтелектуальної діяльності найбільш кваліфікованої частинипрацездатного населення суспільства, визначає необхідність підготовки впідростаюче покоління творчо активного резерву. З цієї причинистає актуальною розробка певних методичних підходів довикористанню СНИТЬСЯ для реалізації ідей розвиваючого навчання, розвиткуособистості учня. Зокрема, для розвитку творчого потенціалуіндивіда, формування в учня вміння здійснювати прогнозуваннярезультатів своєї діяльності, розробляти стратегію пошуку шляхів іметодів вирішення завдань - як навчальних, так і практичних.
Не менш важлива задача забезпечення психолого-педагогічними іметодичними розробками, спрямованими на виявлення оптимальних умоввикористання сниться в цілях інтенсифікації навчального процесу, підвищення йогоефективності і якості.
Актуальність перерахованого вище визначається не тільки соціальним замовленням,але і потребами індивіда до самовизначення й самовираження в умовахсучасного суспільства етану інформатизації.
Особливої уваги заслуговує опис унікальних можливостей Снитьсяреалізація яких створює передумови для небувалою в історії педагогікиінтенсифікації освітнього процесу, а також створення методик,орієнтованих на розвиток особистості учня. Перерахуємо ціможливості:
• негайна зворотній зв'язок між користувачем і сниться;
• комп'ютерна візуалізація навчальної інформації про об'єкти абозакономірності процесів, явищ, як реально протікають, так і
"віртуальних";
• архівне збереження досить великих обсягів інформації з можливістю їїпередачі, а також легкого доступу та звернення користувача до центральногобанку даних;
• автоматизація процесів обчислювальної інформаційно-пошуковоїдіяльності, а також обробки результатів навчального експерименту зможливістю багаторазового повторення фрагмента або самого експерименту;
• автоматизація процесів інформаційно-методичного забезпечення,організаційного управління навчальною діяльністю та контролю зарезультатами засвоєння.
Реалізація перерахованих вище можливостей СНИТЬСЯ дозволяє організувати таківиди діяльності як.
• реєстрація, збір, накопичення, зберігання, обробка інформації продосліджуваних об'єктах, явища, процеси, в тому числі реально протікають, іпередача досить великих обсягів інформації, представленої в різнихформах;
• інтерактивний діалог - взаємодія користувача з програмної
(програмно-апаратної) системою, що характеризується на відміну віддіалогового, який передбачає обмін текстовими командами (запитами) івідповідями (запрошеннями), реалізацією більш розвинених засобів веденнядіалогу (наприклад, можливість задавати питання в довільній формі, звикористанням "ключового" слова, у формі з обмеженим набором символів);при цьому забезпечується можливість вибору варіантів змісту навчальногоматеріалу, режиму роботи;
• керування реальними об'єктами (наприклад, навчальними роботами, що імітуютьпромислові пристрої або механізми);
• управління відображенням на екрані моделей різних об'єктів, явищ,процесів, в тому числі і реально протікають;
• автоматизований контроль (самоконтроль) результатів навчальноїдіяльності, корекція за результатами контролю, тренування, тестування.
З огляду на те що перераховані вище види діяльності засновані наінформаційному взаємодії між учнем (учнями), викладачемі засобами нових інформаційних технологій і разом з тим спрямовані надосягнення навчальних цілей, назвемо її інформаційно-навчальної діяльністю.
Педагогічні цілі використання СНИТЬСЯ
Розвиток особистості учня, підготовка індивіда до комфортного життя в умовах інформаційного суспільства
• розвиток мислення, (наприклад, наочно-дієвого, наочно-образного,інтуїтивного, творчого, теоретичного видів мислення);
• естетичне виховання (наприклад, за рахунок використання можливостейкомп'ютерної графіки, технології Мультимедіа);
• розвиток комунікативних здібностей
• формування умінь приймати оптимальне рішення або пропонувати варіантирішення у складній ситуації (наприклад, за рахунок використання комп'ютернихігор, орієнтованих на оптимізацію діяльності щодо прийняття рішення);
• розвиток умінь здійснювати експериментально-досліднудіяльність (наприклад, за рахунок реалізації можливостей комп'ютерногомоделювання або використання обладнання, що сполучається з ЕОМ);
• формування інформаційної культури, умінь здійснювати обробкуінформації (наприклад, за рахунок-використання інтегрованихпризначених для користувача пакетів, різних графічних і музичних редакторів).
Реалізація соціального замовлення, обумовленого інформатизацією сучасного суспільства
• підготовка фахівців в галузі інформатики та обчислювальної техніки;
• підготовка користувача засобами нових інформаційних технологій.
Інтенсифікація всіх рівнів навчально-виховного процесу
• підвищення ефективності і якості процесу навчання за рахунок реалізаціїможливостей СНИТЬСЯ;
• забезпечення спонукальних мотивів (стимулів), що обумовлюють активізаціюпізнавальної діяльності (наприклад, за рахунок комп'ютерної візуалізаціїнавчальної інформації, вкраплення ігрових ситуацій, можливості управління,вибору режиму навчальної діяльності);
• поглиблення міжпредметних зв'язків за рахунок використання сучасних засобівобробки інформації, у тому числі і аудіовізуальної, при вирішенні завданьрізних предметних областей.
Напрямки впровадження сниться в освіту
СНИТЬСЯ можуть бути використані в якості:
1) Засоби навчання, удосконалює процес викладання, що підвищуєйого ефективність і якість. При цьому забезпечується:
• реалізація можливостей програмно-методичного забезпечення сучасних
ПЕОМ та лр. з метою повідомлення знань, моделювання навчальних ситуацій.здійснення тренування, контролю за результатами навчання;
• використання об'єктно-орієнтованих програмних засобів або систем
(наприклад, системи підготовки текстів, електронних таблиць, баз даних) вметою формування культури навчальної діяльності;
• реалізація можливостей систем штучного інтелекту в процесізастосування навчальних інтелектуальних систем.
2) Інструменту пізнання навколишньої дійсності і самопізнання.
3) Засоби розвитку особистості учня.
4) Об'єкту вивчення (наприклад, в рамках освоєння курсу інформатики).
5) Засоби інформаційно-методичного забезпечення та управліннянавчально-виховним процесом. навчальними закладами, системою навчальнихзакладів.
6) Засоби комунікацій (наприклад, на базі асинхронноїтелекомунікаційного зв'язку) з метою поширення передовихпедагогічних технологій.
7) Засоби автоматизації процесів контролю, корекції результатів навчальноїдіяльності, комп'ютерного педагогічного тестування іпсиходіагностики.
8) Засоби автоматизації процесів обробки результатів експерименту
(лабораторного, демонстраційного) а управління навчальним обладнанням.
9) Засоби організації інтелектуального дозвілля, розвиваючих ігор.
Бази даних
Системи управління базами даних (СУБД, DBMS - Database Management System)протягом всього шляху розвитку комп'ютерної техніки удосконалювалися,підтримуючи все більш складні рівні абстрактних даних, заданихкористувачем, і забезпечуючи взаємодію компонентів, розподілених вглобальних мережах і поступово інтегрується з телекомунікаційнимисистемами. Історія розвитку комп'ютерної техніки - це історія безперервногоруху від мови та рівня комунікації машини до рівня користувача. Якщоперші машини вимагали від користувача оформлення того, що йому потрібно (тоє написання програм), в машинних кодах, то мови програмуваннячетвертого рівня (4GLs) дозволяли кінцевим користувачам, які не єпрофесійними програмістами, отримувати доступ до інформації бездетального опису кожного кроку, але тільки з вбудованими зумовленимитипами даних - наприклад, таблицями.
Останнім кроком у цьому напрямку стала об'єктно-орієнтованатехнологія, радикально змінила сферу розробки програмного забезпеченнявже в 1990-х роках. Об'єктно-орієнтований підхід дозволяє упаковуватидані та код для їх обробки разом. Таким чином, практично знімаєтьсяобмеження на типи даних, дозволяючи працювати на будь-якому рівні абстракції.
Еволюція систем управління інформацією йшла паралельно цьому прогресу,починаючи з низькорівневих програм, які, наприклад, безпосередньо вироблялиоперації читання і запису з усією пам'яттю без обмеження доступу, стрічкою,циліндрами і доріжками диска і більш високорівневі засобами --файловими системами, які оперували з такими поняттями, як масиви,запису й індекси для підвищення продуктивності. Бази даних у своючергу починали з моделі записів та індексів (ISAM тощо), набуваючи зчасом здатність відновлення після збоїв, перевірки цілісностіданих і можливості роботи декількох користувачів одночасно. Ціранні моделі даних (CODASYL) належали радше до рівня машинноїорієнтації. Надалі реляційні бази даних, що прийшли на зміну в 1980 --х роках, придбали механізм запитів, що дозволяє користувачеві вказатипотрібне, надавши СУБД самої оптимальним чином знайти результат,використовуючи динамічну індексацію.
Об'єктно-орієнтовані СУБД (ООСУБД) стали розроблятися із середини 80 --х років в основному для підтримки програм САПР. Складні структури данихсистем автоматизованого проектування, виявилося, дуже зручнооформляти у вигляді об'єктів, а технічні креслення простіше зберігати в базіданих, ніж у файлах. Це дозволяє обійтися без декомпозиції графічнихструктур на елементи і запису їх у файли після завершення роботи зкресленням, виконання зворотної операції при внесенні будь-якої зміни. Якщотипові реляційні бази даних мають зв'язку глибиною в два урівня, тоієрархічна інформація креслень САПР звичайно включає близько десятирівнів, що вимагає досить складних операцій для "складання" результату.
Об'єктні бази даних добре відповідали подібним завданням, і еволюціябагатьох СУБД почалася саме з ринку САПР.
Тим часом ринок САПР був швидко насичений, і на початку 90-х роківвиробники ООСУБД звернули увагу на інші області застосування, вжеміцно зайняті реляційними СУБД. Для цього було потрібно оснастити ООСУБДфункціями оперативної обробки транзакцій (OLTP), утилітами адміністраторабаз даних (database administrator - DBA), коштами резервногокопіювання/відновлення і т.д. Роботи в цьому напрямку продовжуютьсяі сьогодні, але вже можна сказати, що перехід до комерційних програміде досить успішно.
Реляційні бази даних.
У реляційних базах даних (Relational Database System, RDBS) всі данівідображаються в двовимірних таблицях. База даних, таким чином, це ні щоінше, як набір таблиць. RDBS і орієнтовані на записи системиорганізовані на основі стандарту B-Tree або методі доступу, заснованому наіндексації - Indexed Sequential Access Method (ISAM) і єстандартними системами, що використовуються в більшості сучаснихпрограмних продуктів. Для забезпечення комбінування таблиць длявизначення зв'язків між даними, які практично повністю відсутнів більшості програмних реалізацій B-Tree і ISAM, використовується мови,подібні SQL (IBM), Quel (Ingres) і RDO (Digital Equipment), причомустандартом галузі в даний час стала мова SQL, який підтримується всімавиробниками реляційних СУБД.
Оригінальна версія SQL - це інтерпретується мова, призначена длявиконання операцій над базами даних. Мова SQL був створений на початку 70-хяк інтерфейс для взаємодії з базами даних, заснованими на новій длятого часу реляційної теорії. Реальні програми зазвичай написані наінших мовах, що генерують код на мові SQL і передають їх в СУБД у виглядітексту в форматі ASCII. Потрібно також зазначити, що практично всі реальніреляційні (і не тільки реляційні) системи крім реалізації стандарту
ANSI SQL, включають в себе додаткові розширення, наприклад, підтримкаархітектури клієнт-сервер або засоби розробки додатків.
Рядки таблиці складені з полів, заздалегідь відомих базі даних. Убільшості систем не можна додавати нові типи даних. Кожен рядок втаблиці відповідає запису. Положення цього рядка можезмінюватися разом з видаленням або вставкою нових рядків.
Щоб однозначно визначити елемент, йому повинні бути зіставлені полі абонабір полів, що гарантують унікальність елемента всередині таблиці. Таке полеабо поля називаються первинним ключем (primary key) таблиці і часто єчислами. Якщо одна таблиця містить первинним ключ іншого, це дозволяєорганізувати зв'язок між елементами різних таблиць. Це поле називаєтьсязовнішнім ключем (foreign key).
Так як всі поля однієї таблиці повинні містити постійне число полівзаздалегідь визначених типів, доводиться створювати додаткові таблиці,враховують індивідуальні особливості елементів, за допомогою зовнішніхключів. Такий підхід сильно ускладнює створення, скільки - небудь складнихвзаємозв'язків в базі даних. Ще один великий недолік реляційних базданих - це висока трудомісткість маніпулювання інформацією та змінизв'язків.
Об'єктно-орієнтовані бази даних.
Об'єктно-орієнтовані бази даних застосовуються з кінця 1980-х длязабезпечення управління базами даних додатками, побудованими вВідповідно до концепції об'єктно-орієнтованого програмування.
Об'єктна технологія розширює традиційну методику розробки додатківновим моделюванням даних і методами програмування. Для повторноговикористання коду та поліпшення збереження цілісності даних в об'єктнихпрограмуванні дані та код для їх обробки організовані в об'єкти.
Таким чином, практично повністю знімаються обмеження на типи даних.
Якщо дані складаються з коротких, простих полів фіксованої довжини (ім'я,адреса, баланс банківського рахунку), то кращим рішенням буде застосуванняреляційної бази даних. Якщо, однак, дані містять вкладену структуру,, змінюваний розмір, визначені користувачем довільніструктури (мультимедіа, наприклад), подання їх у табличній формібуде, як мінімум, непростим. У той же час в ООСУБД кожна певнакористувачем структура - це об'єкт, безпосередньо керований базоюданих.
У РСУБД зв'язку управляються користувачем, що створює зовнішні ключі. Потім длявиявлення зв'язків динамічно під час виконання система переглядаєдві (або більше) таблиці, порівнюючи зовнішні ключі до досягненнявідповідності. Цей процес, званий об'єднанням (join), є слабкоюстороною реляційної технології. Більше двох або трьох рівнів об'єднань --сигнал, щоб шукати краще рішення. У ООСУБД користувач просто оголошуєзв'язок, і СУБД автоматично генерує методи управління, динамічностворюючи, видаляючи і перетинаючи зв'язку. Посилання при цьому прямі, немаєнеобхідності в перегляді та порівнянні або навіть пошуку індексу, щоможе сильно позначитися на продуктивності. Таким чином, застосуванняоб'єктної моделі кращий для баз даних з великою кількістюскладних зв'язків: перехресних посилань, посилань, що зв'язують кілька об'єктівз декількома (many-to-many relationships) двонаправленими посиланнями.
На відміну від реляційних, ООСУБД повністю підтримують об'єктно -орієнтовані мови програмування. Розробники, що застосовують С + + або
Smalltalk, мають справу з одним набором правил (що дозволяють використовуватитакі переваги об'єктної технології, як наслідування, інкапсуляція іполіморфізм). Розробник не повинен вдаватися до трансляції об'єктної моделів реляційну і назад. Прикладні програми звертаються і функціонують зоб'єктами, збереженими в базі даних, яка використовує стандартнуоб'єктно-орієнтовану семантику мови та операції. Навпаки, реляційнабаза даних вимагає, щоб розробник транслював об'єктну модель допідтримуваної моделі даних і включив підпрограми, щоб забезпечити цевідображення під час виконання. Наслідком є додаткові зусилляпри розробці та зменшення ефективності.
І, нарешті, ООСУБД підходять (знову ж таки без трансляцій між об'єктної іреляційної моделями) для організації розподілених обчислень.
Традиційні бази даних (у тому числі і реляційні та деякі об'єктні)побудовані навколо центрального сервера, що виконує всі операції над базою.
По суті, ця модель мало відрізняється від мейнфреймовой організації 60-хроків з центральною ЕОМ - мейнфреймів (mainframe), що виконує всіобчислення, і пасивних терміналів. Така архітектура має ряднедоліків, головним з яких є питання масштабованості. УНині робочі станції (клієнти) мають обчислювальну потужністьблизько 30 - 50% потужності сервера бази даних, то є велика частинаобчислювальних ресурсів розподілена серед клієнтів. Тому все більшедодатків, і в першу чергу бази даних і засоби прийняття рішень,працюють в розподілених середовищах, в яких об'єкти (об'єктні програмнікомпоненти) розподілені по багатьох робочих станцій і серверів і де будь-якийкористувач може отримати доступ до будь-якого об'єкта. Завдяки стандартаммежкомпонентного взаємодії (про це пізніше) всі ці фрагменти кодукомбінуються один з одним незалежно від апаратного, програмногозабезпечення, операційних систем, мереж, компіляторів, мовпрограмування, різних засобів організації запитів і формуваннязвітів і динамічно змінюються при маніпулюванні об'єктами без втратипрацездатності.
Спірні моменти технології.
Всі ООСУБД за визначенням підтримують збереження і поділоб'єктів. Але, коли справа доходить до практичної розробки додатків нарізних ООСУБД, виявляється безліч відмінностей у реалізації підтримки трьоххарактеристик:
Цілісність;
Масштабованість;
Відмовостійкість.
Відзначимо, що ООБД не вимагають багатьох з тих внутрішніх функцій і механізмів,які настільки звичні і є необхідними в реляційних БД. Наприклад, прималою кількістю користувачів, довгих транзакцій і незначноюзавантаженні сервера об'єктні СУБД не потребують підтримки складних механізміврезервного копіювання/відновлення (історично склалося так, щоперший ООБД проектувалися для підтримки невеликих робочих груп - порядкудесяти чоловік - і не були пристосовані для обслуговування сотенькористувачів). Проте технологія БД визначено дозріла для великихпроектів.
Для ілюстрації першої категорії розглянемо механізм кешування об'єктів.
Більшість об'єктних СУБД поміщають код додатку безпосередньо в той жеадресний простір, де працює сама СУБД. Завдяки цьому досягаєтьсяпідвищення продуктивності часто в 10-100 разів у порівнянні з окремимиадресними просторами. Але при такій моделі об'єкт з помилкою можепошкодити об'єкти і зруйнувати базу даних.
Існують два підходи до організації реакції СУБД для запобігання втратиданих. Більшість систем передають додатком покажчики на об'єкти, і раночи пізно такі покажчики обов'язково стають невірними. Так, вонизавжди неправильні після переходу об'єкта до іншого користувача (наприклад,після переміщення на інший сервер). Якщо програміст, який розробляєдодаток, пунктуальний, то помилки не виникає. Якщо ж додатокспробує застосувати покажчик у невідповідний для цього момент, то в кращомувипадку відбудеться крах системи, в гіршому - буде втрачено інформація всередині іншого об'єкта і порушиться цілісність бази даних.
Є метод, кращий, ніж використання прямих покажчиків (Малюнок 1). СУБДдодає додатковий вказівник і при необхідності, якщо об'єктпереміщується, система може автоматично вирішити ситуацію
(перезавантажити, якщо це необхідно, об'єкт) без виникнення конфліктноїситуації.
Існує ще одна причина для застосування непрямої адресації: завдякицьому можна відстежувати частоту викликів об'єктів для організаціїефективного механізму свопінгу.
Це необхідно для реалізації вже друга необхідного властивості баз даних
- Масштабованості. Знову варто згадати організацію розподіленихкомпонентів. Класична схема клієнт-сервер, де основне навантаженняприпадає на клієнта (така архітектура називається ще "товстий клієнт -тонкий сервер "), краще справляється з цим завданням, ніж мейнфреймоваяструктура, однак її все одно не можна масштабувати до рівня підприємства.
Завдяки багатоланкової архітектури клієнт-сервер (N-Tier architecture)відбувається рівномірний розподіл обчислювального навантаження між серверомі кінцевим користувачем. Навантаження розподіляється за трьома і більше ланкам,що забезпечує додаткову обчислювальну потужність. До чого ж ще ведетака практика? "Архітектура клієнт-сервер, ще зовсім недавно вважаласяскладної середовищем, поступово перетворилася на виключно складну середу.
Чому? Завдяки прискореного переходу до використання систем клієнт-сервердекількох ланок ". Розробникам доводиться розплачуватисядодатковими труднощами, великими витратами часу і безліччюпроблем, пов'язаних з інтеграцією. Залишимо чергове згадкарозподілених компонентів на цьому не позбавленою оптимізму ноті.
Малюнок 1 Пряма і непряма адресації.
Третє необхідну якість бази даних - це відмовостійкість.
Існують кілька способів забезпечення відмовостійкості:
резервне копіювання і відновлення;
розподіл компонентів;
незалежність компонентів;
копіювання.
Керуючись принципом перше, програміст визначає потенційнонебезпечні ділянки коду і вставляє в програму деякі дії,відповідні початку транзакції - збереження інформації, необхідної длявідновлення після збою, і закінчення транзакції - відновлення або, вразі неможливості, прийняття якихось інших заходів, наприклад, відправкаповідомлення адміністратору. В сучасних СУБД цей механізм забезпечуєвідновлення у випадку виникнення практично будь-якої помилки системи,програми або комп'ютера, хоча, звичайно, не можна говорити про ідеальнузахист від збоїв.
У мейнфреймовой архітектурі єдиним джерелом збоїв була центральна
ЕОМ. При переході до розподіленої багатоланкової організації помилки можутьвикликати не тільки комп'ютери, включені в мережу, але й комунікаційніканали. У багатоланкової архітектури при збої одного з ланок безспеціальних заходів результати роботи інших виявляться марними. Тому прирозробці розподілених систем забезпечується принципово вищийрівень забезпечення відмовостійкості. Назвемо обов'язкові длясучасних розподілених СУБД властивості:
прозорий доступ до всіх об'єктів незалежно від їх місця розташування,завдяки чому користувачеві доступні всі сервіси СУБД і може проводитисяперерозподіл компонентів без небажаних наслідків.
так званий "трифазний монітор транзакцій" (third-party transactionmonitor), завдяки якому транзакція виконується не в два, а в три етапи
- Спочатку надсилається запит про готовність до транзакції.
Що станеться, якщо один з компонентів вийде з ладу? Система,створена відповідно тільки до вищевикладених доводами, призупинитьроботу всіх користувачів і перерве всі транзакції. Тому важливо такевластивість СУБД, як незалежність компонентів.
При мережевому збої мережа поділяється на частини, компоненти кожної з яких неможуть взаємодіяти з компонентами іншій частині. Для того, щоб зберегтиможливість роботи усередині кожної такої частини, необхідно дублюваннякритично важливої інформації всередині кожного сегмента. Сучасні системидозволяють адміністратору бази даних динамічно визначати сегменти мережі,варіюючи таким чином рівень надійності всієї системи в цілому.
І, нарешті, про копіювання (replication) даних. Найпростішим способомє додавання до кожного (основного) серверу резервного. Після кожноїоперації основний сервер передає змінені дані резервному, якийавтоматично включається у разі виходу з ладу основного. Природно,така схема не позбавлена недоліків. По-перше, це призводить до значнихнакладних витрат при дублювання даних, що не тільки позначається напродуктивності, але й саме по собі є потенційним джереломзбоїв. По-друге, у разі збою, що спричинило за собою розрив з'єднанняміж двома серверами, кожен з них повинен буде працювати в своєму сегментімережі в якості основного сервера, причому зміни, зроблені на серверахза час роботи в такому режимі, буде неможливо синхронізувати навіть післявідновлення працездатності мережі.
Більш досконалим є підхід, коли створюється необхідне (підбираютьсяу відповідності з необхідним рівнем надійності) число копій в сегменті.
Таким чином збільшується доступність копій і навіть (при розподілінавантаження між серверами) підвищується швидкість читання. Проблемадопускати оновлення даних декількома серверами одночасно в разіїх взаємної недоступності вирішується за рахунок дозволу проведеннямодифікацій тільки в одному з сегментів, наприклад що має найбільше числокористувачів. При добре налагодженої схемою кешування витрати нанакладні витрати при дублювання модифікованих даних близькі до нуля.
Намітився помітний зсув в області освоєння об'єктних СУБД. Вже існуютьприклади практичного їх використання великими біржами, банками,страховими компаніями, а також у сфері виробництва і телекомунікацій, дебаз даних, що містять гігабайти інформації, доводиться обслуговувати сотнікористувачів. Вони виявилися хорошою альтернативою у тих випадках, колизастосування реляційних БД змушувало будувати складну схему з надмірновеликим числом межтаблічних зв'язків.
Завдяки значного прогресу у розвитку об'єктної технології, заостанні п'ять років виробникам вдалося довести свої ООСУБД до такогорівня, що вони стали цілком відповідати реальним вимогам ринку.
Незважаючи на те, що технологія об'єктних СУБД дозріла для великих проектів,для дійсно м?? ссового її розповсюдження необхідний спеціальнийінструментарій.
На даний момент відчувається нагальна потреба в інтеграції ООСУБДз існуючими інструментальними засобами. Розробники вже сьогодніможуть продуктивно використовувати версії Visual Basic, Power Builder, Forteабо Delphi, що підтримують ООСУБД. Більшість продуктів для створеннядодатків в тій чи іншій мірі є об'єктно-орієнтованими, алепрацюють як і раніше з реляційними БД. Фахівці вважають, щопартнерство виробників ООСУБД і засобів програмування здатнепризвести до появи такого необхідного інструментарію.
Основними стимулами зростаючого інтересу до ООСУБД аналітики вважаютьрозширення застосування мультітеліа-додатків і нових засобів, які покращують їхстикуються з існуючими базами даних.
Локальні мережі
Локальна мережа являє собою набір комп'ютерів, периферійних пристроїв
(принтерів і т. п.) і комутаційних пристроїв, з'єднаних кабелями. Уяк кабелю використовуються "товстий" коаксіальний кабель, «тонкий»коаксіальний кабель, вита пара, волоконно-оптичний кабель.
«Товстий» кабель, в основному, використовується на дільницях великийпротяжності при вимогах високої пропускної здатності. Волоконно -оптичний кабель дозволяє створювати протяжні ділянки безретрансляторів при недосяжною за допомогою інших кабелів швидкості інадійності. Однак вартість кабельної мережі на його основі висока, і томувін не знайшов поки що широкого розповсюдження в локальних мережах. В основномулокальні комп'ютерні мережі створюються на базі "тонкого" кабелю або крученийпари.
Спочатку мережі створювалися за принципом "тонкого" Ethernet. В основі його
- Кілька комп'ютерів з мережевими адаптерами, з'єднані послідовнокоаксіальним кабелем, причому всі мережеві адаптери видають свій сигнал нанього одночасно. Недоліки цього принципу виявилися пізніше. Зі зростаннямрозмірів мереж паралельна робота багатьох комп'ютерів на одну єдину шинустала практично неможливою: дуже великі стали взаємні впливи один наодного. Випадкові виходи з ладу коаксіального кабелю (наприклад, внутрішнійобрив жили) надовго виводили всю мережу з ладу. А визначити місце обривуабо виникнення програмної несправності, "обійшов" мережа, ставалопрактично неможливо.
Тому подальший розвиток комп'ютерних мереж відбувається на засадахструктурування. У цьому випадку кожна мережа складається з наборувзаємопов'язаних ділянок - структур. Кожна окрема структураявляє собою кілька комп'ютерів з мережевими адаптерами, кожен зяких з'єднаний окремим дротом - кручений парою - з комутатором. Припобудові мережі за принципом витої пари можна прокласти більше кабелів, ніжвстановлено в даний момент комп'ютерів. Кабель проводиться не тільки накожне робоче місце, незалежно від того, чи потрібен він сьогодні його власниковічи ні, але навіть і туди, де сьогодні робочого місця немає, але можливопояву в майбутньому. Переїзд або підключення н
