2.5 Информационное обеспечение скп

2.5.1 Структура информационного обеспечения

Информационное обеспечение СКП объединяет всевозможные данные, необходимые для выполнения автоматизированного проектирования. Эти данные могут быть представлены в виде тех или иных документов на различных носителях, содержащих сведения справочного характера о материалах, комплектующих изделиях, типовых проектных решениях, параметрах элементов, сведения о состоянии текущих разработок в виде промежуточных и окончательных проектных решений, структур и параметров проектируемых объектов и т.п.

В информационное обеспечение СКП (рисунок 2.4) входят, во-первых, сведения о типовых элементах РЭА и их параметрах, типовых материалах, типовых фрагментах схем и, во-вторых, способы, алгоритмы и программы, предназначенные для упорядоченной записи, хранения, перемещения и извлечения этих данных. Со второй частью информационного обеспечения связаны такие понятия, как база данных, система управления базой данных и банк данных

Основная часть информационного обеспечения СКП - банк данных, представляющий собой совокупность средств для централизованного накопления и коллективного использования данных в СКП. Банк данных (БНД) состоит из базы данных и системы управления базой данных.

EMBED Word.Picture.8

База данных (БД) представляет собой совокупность массивов данных, организованных таким образом, чтобы обеспечить быстрый и удобный поиск любых данных по запросу или их перемещение и корректировку. БД - сами данные, находящиеся в запоминающих устройствах ЭВМ и структурированные в соответствии с принятыми в данной БД правилами.

Система управления базой данных (СУБД) - совокупность языковых средств и программ, предназначенных для поиска нужных данных, их перемещения и модификации независимо от прикладных программ разных пользователей. С помощью СУБД производятся запись данных в БД, их выборка по запросам пользователей и прикладных программ, обеспечивается защита данных от искажений, несанкционированного доступа и т.п.

Основными требованиями к информационному обеспечению являются:

1) полнота и достоверность информации;

2) гибкая организация структур данных и способов управления ими, позволяющая пополнять, корректировать и изымать данные без их существенной перестройки;

3) минимальный объем памяти, занимаемый информацией;

4) обеспечение быстрого и прямого поиска нужных данных;

5) исключение несанкционированного доступа.

2.5.2 Способы организации размещения данных

Для структурных частей данных используются следующие наименования: элемент - сегмент - запись - файл - БД. Элемент - наименьшая структурная единица, представляющая собой один какой-то символ. Сегмент состоит из нескольких элементов. Запись состоит из совокупности логически взаимосвязанных сегментов и характеризует тот или иной объект или явление. При обращении к данным запись обычно рассматривается как элементарный (неделимый) объект. Файл представляет последовательность записей, рассматриваемую в процессе пересылки и обработки как единое целое.

Различают логическую и физическую форму записи. Обозначение записи какими-либо символами и цифрами называется логической записью, а ее содержание, размещенное на каком-либо физическом носителе, например, магнитном или оптическом диске, физической записью или блоком. Например, R6 2 1 1К - логическая запись информации о резисторе с именем 6 , включенном между 2 и 1 узлами схемы , и сопротивлением

1 кОм. Если символы R, 6, 2, 1, 1, К занимают по четыре байта каждый, то эти 24 байта, содержащие логическую запись о резисторе R6 и размещенные на магнитном или оптическом диске, образуют физическую запись. Таким образом, логическая запись - форма записи, воспринимаемая пользователем, а физическая запись - материализованная форма логической записи.

Физическая и логическая формы записей могут совпадать, а могут и различаться. Например, пользователь может воспринимать цепочку логических записей A, B, C, D как записи, расположенные подряд, последовательно друг за другом, тогда как физические записи A, B, C, D могут располагаться на физическом носителе - диске в любой последовательности, при этом в физической записи A должно находиться указание начального адреса записи B, в B - указание и начало C и т.д.

Обычно запись содержит не только числовые значения данных, но и вспомогательную информацию, позволяющую отличать записи друг от друга. Эта информация называется ключом записи. Различают два типа ключей - ключи порядка, с помощью которых определяется место записи в базе данных среди других записей, и смысловые ключи (ключи типа данных), определяющие смысловое содержание записи и позволяющие выделить данную запись среди других. Например, в указанной выше записи R6 2 1 1К ключом порядка может служить номер резистора 6, а смысловым ключом - символ R,определяющий тип элемента (резистор) . Работа с записями может выполняться в трех основных режимах: последовательная обработка, произвольная обработка (в произвольном порядке) и корректировка.

К основным способам организации размещения записей относятся: последовательный, прямой, библиотечный и индексно-последовательный.

Последовательная организация записей состоит в последовательном размещении логических записей друг за другом (рисунок 2.5).

При этом физические записи могут либо следовать подряд друг за другом (рисунок 2.5,а), либо располагаться в различных местах носителя информации (рисунок 2.5,б). В последнем случае записи организуются в виде связного списка, когда в конце каждой записи имеется указание адреса начала следующей записи (А2, А3 и т.д. на рисунке 2.5,б).

Обычно последовательная организация размещения записей предполагает их последовательную обработку - запрос поступает на группу записей, считываемых друг за другом. Однако при произвольной обработке файла последовательная организация становится неэффективной из-за больших затрат времени на поиск отдельных записей, так как для этого нужно последовательно просмотреть все предыдущие записи.

Прямая организация записей (рисунок 2.6) состоит в том, что ключ логической записи однозначно определяет физический адрес ее начала.

EMBED Word.Picture.8

В простейшем случае ключ и адрес совпадают, например ключ R6 резистора одновременно есть номер ячейки (6) ,где хранится его значение. Прямая организация файла данных предполагает произвольный режим его обработки и отличается высокой скоростью поиска отдельных логических записей, который состоит лишь в поиске отдельных логических записей и заключается в поиске нужного ключа и определении по нему адреса начала записи.

Библиотечная организация данных (рисунок 2.7) может рассматриваться как вариант прямой организации. Записи разделяются на группы, называемые разделами. Каждый раздел получает свое имя. Список имен и адреса начала первых и конца последних записей каждого раздела помещаются в начале файла и образуют его оглавление (каталог). Таким образом, поиск нужного раздела состоит в просмотре каталога. Внутри раздела записи могут организовываться любым способом.

EMBED Word.Picture.8

Индексно-последовательная организация данных (рисунок 2.8) предназначена для ускорения поиска записей по сравнению с последовательной организацией. Логические записи размещаются по мере возрастания значений их ключей порядка. Файл ключей порядка записей разбивается на части так, что начальные адреса этих частей, называемые индексами, образуют иерархическую структуру типа дерева, верхние уровни которого соответствуют более крупным частям, а нижние - более мелким. Пусть ключ порядка записи - это ее начальный адрес. Сравнивая значения ключа порядка записи с индексами верхнего уровня, затем следующего и т.д., определяем минимальный диапазон адресов, где может находиться искомая запись, далее в этом диапазоне производится последовательный поиск.

Пример. Пусть имеется 100 начальных адресов от А1 до А100, разбитых на группы по пять адресов каждая. Тогда иерархические уровни начальных адресов будут иметь вид, изображенный на рисунке 2.8. Если логическая запись имеет ключ порядка А77, то, сравнивая его с индексами верхнего уровня, попадаем в группу А51...А100, затем на нижеследующем уровне - в группу А76...А100 и на нижнем уровне - в группу А76...А80, после чего для поиска нужной записи А77 потребуется просмотреть только эту группу.

Таким образом, файл с индексно-последовательной организацией содержит две области - область индексов и основную область, содержащую записи. Вначале просматривается область индексов с целью выделения нужной подобласти основной области, а затем - выделенная подобласть. При этом внутри подобластей (блоков записей А1...А5,...,А96...А100) могут быть зарезервированы свободные места для размещения новых записей без перемещения старых. Если этих свободных мест не хватает, то они помещаются в специальной третьей области индексно-последовательного файла - области переполнения - и связываются с записями из основной области обычно с помощью связных списков.