Основные понятия информатики

Билет № 1

1) В настоящее время понятие «информация» стало очень популярным. Смысл, вкладываемый в него, сильно расширился и изменился. Нет, пожалуй, такой области человеческой деятельности, где это понятие не используется. Это доказывает возрастающую роль информации в жизни и деятельности людей. В то же время однозначного определения этого понятия пока не существует.

Философы под информацией понимают отраженное многообразием т. е. отражение в сознании человека происходящих вокруг изменений. Пример информации: пришла зима. В технических науках информацией считают коды, знаки и сигналы, которые можно передавать и получать с помощью технических устройств, при этом смысл сообщения значения не имеет. Пример информации: 111 000 110 011. Смысл информации важен для журналистов, генетиков, биологов. В теории информации (по К. Шеннону) информацией считают сведения, снимающие полностью или частично существующую неопределенность знания.

В информатике информацию можно рассматривать как продукт взаимодействия данных и методов их обработки, адекватных решаемой задаче. Пример информации: компьютерная программа.

Первое основание классификации — по способу восприятия информации человеком:

визуальная;

аудиальная (слуховая);

тактильная;

обонятельная;

вкусовая.

классификация по способу представления:

текстовая;

числовая;

графическая;

звуковая;

комбинированная.

классификация информации — по общественному значению:

личная;

специальная;

массовая.

Измерения информации: 1) содержательный подход, 2) алфавитный подход.

При содержательном подходе количество информации, объединенное объемом знаний передаваемом сообщении.

Сообщение содержит информацию для человека, если заключенные в нем сведения являются новым и понятным. Измерения информации =1 Бит. Сообщение уменьшающие неопределенность знаний человека несет в себе 1 бит.

2) КОМПАС-ЗD это программа, которая позволяет создавать чертежи любого уровня сложности с полной поддержкой российских стандартов. Версия K0MIIAC-3D LT специально предназначена для обучения компьютерному черчению в школах, техникумах и вузах, и право на ее использование в учебных целях предоставляется бесплатно российской компанией АСКОН.

В центре рабочего окна КОМПАС-ЗD размещается система координат. Положение курсора отсчитывается от начала системы координат, а текущие значения его координат X и Y отображаются в правой части строки текущего состояния, расположенной в нижней части окна приложения.

Системы автоматизированного проектирования (САПР) являются векторными графическими редакторами, предназначенными для создания чертежей.

При классическом черчении с помощью карандаша, линейки и циркуля производится построение элементов чертежа (отрезков, окружностей, прямоугольников и так далее) с точностью, которую предоставляют чертежные инструменты. Использование САПР позволяет создавать чертежи с абсолютной точностью и обеспечивает возможность реализации сквозной технологии проектирования и изготовления деталей. На основе компьютерных чертежей генерируются управляющие программы для станков с числовым программным управлением (ЧПУ), по этим чертежам изготавливают детали из метала, дерева и т. д. Создание и редактирование чертежа реализуется с помощью инструментальной панели, которая по умолчанию размещается в левой верхней части окна приложения. Инструментальная панель включает в себя пять различных рабочих панелей, каждая из которых содержит набор кнопок определенного функционального назначения и панель переключения, которая обеспечивает переход от одной рабочей панели к другой.

Билет № 2

1) Информационный процесс — совокупность действий, проводимых над информацией для получения какого-либо результата (другой информации). В настоящее время выделены типы информационных процессов, общие для различных систем: обработка, передача, хранение информации.

В информатике говорят об общих закономерностях, присущих информационным процессам, происходящим в любой системе: технической (компьютере), биологической (живой природе) или социальной (общественной жизни).

Рассмотрим информационные процессы с точки зрения деятельности человека.

Виды информационных процессов:

1) Обработка:

a) Поиск и отбор б) получение новой информации в) структурирование г) кодирование (упаковка)

2) Передача (источник — канал — приемник),

3) Хранение:

А) размещение (накопление) б) коррекция в) доступ

2) Блок-схема алгоритма — это графический способ записи алгоритма с использованием геометрических фигур (функциональных блоков), соединенные между собой стрелками, указывающими последовательность выполнения действий. Приняты определенные стандарты графического изображения блоков

Структурной элементарной единицей алгоритма является простая команда, обозначающая один элементарный шаг работы с информацией. Простая команда на языке блок-схем изображается в виде одного функционального блока, который имеет только один вход и один выход. Из простых команд и проверки условий образуются составные команды алгоритма, имеющие более сложную структуру. Как и у простых команд, у составных тоже только один вход и один выход. Выделяют всего три базовые алгоритмические структуры — следование, ветвление, повторение. С помощью соединения только этих базовых конструкций можно собрать алгоритм любой степени сложности.

Следование — это составная команда алгоритма, в которой действия следуют одно за другим. При исполнении алгоритма действия выполняются всегда в одном и том же порядке, как они записаны. Под действием понимается либо простая, либо составная команда. Линейные алгоритмы состоят только из команд следования.

Ветвление — это составная команда алгоритма, в которой в зависимости от условия предусмотрен переход либо на одно, либо на другое действие. Действия могут быть простыми или составными командами алгоритма. Команда ветвления может использоваться в сокращенной форме, когда в случае несоблюдения условия никакое действие не выполняется. В этом случае в блок-схеме команды ветвления действие отсутствует всегда справа (путь «нет»). Под действием понимается либо простая команда, либо составная команда алгоритма. Разветвляющиеся алгоритмы (алгоритмы ветвления) состоят из команд ветвления и могут быть дополнены командами следования.

Повторение — это составная команда алгоритма, в которой в зависимости от соблюдения условия может повторяться выполнение некоторых действий. Под действием, как и прежде, понимается простая или составная команда.

Функция предназначена для того, чтобы возвращать одно значение, оно, и является ее результатом. Описание функции начинается с заголовка, за ним следует имя, а в круглых скобках — список формальных параметров.

Функция или процедура — самостоятельная часть программы, имеющая с собственные переменные, которым отводится отдельное, не зависящее от основной программы, место в памяти компьютера.

Билет № 3

1) В настоящее время понятие «информация» стало очень популярным. Смысл, вкладываемый в него, сильно расширился и изменился. Нет, пожалуй, такой области человеческой деятельности, где это понятие не используется. Это доказывает возрастающую роль информации в жизни и деятельности людей. В то же время однозначного определения этого понятия пока не существует.

Философы под информацией понимают отраженное многообразием т. е. отражение в сознании человека происходящих вокруг изменений. Пример информации: пришла зима. В технических науках информацией считают коды, знаки и сигналы, которые можно передавать и получать с помощью технических устройств, при этом смысл сообщения значения не имеет. Пример информации: 111 000 110 011. Смысл информации важен для журналистов, генетиков, биологов. В теории информации (по К. Шеннону) информацией считают сведения, снимающие полностью или частично существующую неопределенность знания. Пример информации: из двух возможных вариантов падения монеты выпала «решка».

В информатике информацию можно рассматривать как продукт взаимодействия данных и методов их обработки, адекватных решаемой задаче. Пример информации: компьютерная программа. Многие годы люди работали с информацией «вручную», прежде чем был изобретен компьютер, позволяющий автоматизировать процессы обработки, передачи и хранения информации. Любая информация (данные) в компьютере представлена дискретно — последовательностью отделенных друг от друга элементов. Значит, информацию для компьютера необходимо закодировать. Кодирование — это преобразование информации из одной знаковой формы в другую, удобную для ее обработки, хранения или передачи. Используемый для кодирования конечный набор знаков называют алфавитом. Кодирование осуществляется по принятым правилам. Правило кодирования называется кодом. Длина кода — количество знаков алфавита, используемых для кодирования. При кодировании информации для технических устройств важное значение имеют алфавиты, состоящие всего из двух знаков. Такие алфавиты называют двоичными.

2) Переменной называется величина, которая может принимать различные значения. Переменные величины различаются по своему типу. Тип величины определяет множество значений, которые может принимать величина, и множество операций над этими значениями. Например, в языке программирования величины 205 и —45 относятся к целочисленному типу и их можно складывать, умножать, делить и выполнять другие арифметические операции. Величины «цвет» и «ок» относятся к строковому типу и их можно сцеплять (складывать), но нельзя делить или вычитать.

Переменная — это именованная область оперативной памяти (ячейка), в которой может храниться нужная информация. Для задания способа хранения переменной приписывают тип, он определяет, как эта область памяти организована. В ячейку-переменную заносится значение переменной. Для того чтобы это сделать, используют операцию присваивания «:= «. Например: К: =15. Знак «:=» делит команду присваивания на левую и правую части. В левой части может стоять любая величина (ее имя), а в правой — значение этой величины (текущее). Знак присваивания «:=» не следует путать (заменять) со знаком равенства «==». Знак присваивания указывает на действие (присваивание), знак равенства действия не предполагает. Пример: у:=у+б читается как: переменной у присваивается значение, равное предыдущему ее значению, увеличенному на 6. Данное выражение со знаком равенства бессмысленно.

Билет № 4

1) Компьютер — это универсальное (многофункциональное) программно управляемое устройство для хранения, обработки и передачи информации.

Архитектура компьютера — это общее описание структуры и функций компьютера на уровне, достаточном для понимания принципов его работы.

В 1945 году в своем докладе математик Джон фон Нейман описал, как должен быть устроен компьютер для того, чтобы быть универсальным устройством для работы с информацией. Принципы фон Неймана:

принцип программного управления, согласно которому программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором в определенной последовательности;

принцип однородности памяти, согласно которому программы и данные хранятся в одной и той же памяти (оперативном запоминающем устройстве, ОЗУ);

принцип адресности, согласно которому память состоит из пронумерованных ячеек и процессору в любой момент доступна любая ее ячейка.

Конструктивно современные компьютеры реализуются в виде взаимодействующих специализированных устройств, созданных из микросхем, напаянных на печатные платы.

Процессор — центральное устройство, выполняющее все арифметические и логические операции. Конструктивно центральный процессор в современных ПК чаще всего один. Данные и программы для их обработки представляются в оперативной памяти в виде двоичного кода. Для сохранения данных и программ при отключении электропитания используются различные устройства внешней памяти.

Характеристиками процессора являются тактовая частота и разрядность. Микросхема генератора тактовой частоты задает ритм работы процессора, который сейчас измеряется в гигагерцах. Максимальную длину двоичного кода, который может передаваться или обрабатываться процессором одновременно, называют разрядностью. Современные процессоры имеют разрядность 32 или 64 бита.

Внутренняя память компьютера делится на две части:

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) — быстрая полупроводниковая энергозависимая память, хранит данные и команды, с которыми работает процессор. Позволяет читать и записывать данные в ячейки памяти. Характеристиками оперативной памяти являются ее объем и время доступа к ячейке. В современных компьютерах объем оперативной памяти достигает 512 Мб — 4 Гб, а время доступа к ячейке — менее 10 не.

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) — энергонезависимая память. В ПЗУ хранятся программы контроля оборудования и первоначальной загрузки ОС. ПЗУ — это память только для чтения, микросхема программируется один раз в заводских условиях. Основные характеристики компьютера — это объем оперативной памяти, тактовая частота и разрядность процессора.

Периферийные устройства служат для повышения функциональных возможностей компьютера, удобства ввода и вывода информации.

Устройства внешней памяти рассчитаны на основные типы носителей: жесткий диск, гибкий магнитный диск, оптический диск и микросхемы энергонезависимой памяти.

Жесткий диск устанавливается в системный блок (в настоящее время жесткие диски могут не встраиваться в системный блок, а подключаться через порты). Жесткий диск считается несъемным, поскольку он чувствителен к вибрации. Он представляет собой конструкцию из самого носителя и устройства чтения/записи с необходимым управлением в едином защищенном корпусе. Носителем информации являются магнитные диски, собранные в пакет. Вращается пакет дисков общим мотором. Считывание и запись выполняются с помощью набора головок. Управление процессом считывания и записи выполняется электроникой диска, смонтированной в том же корпусе. Информация на диске располагается дорожками, соответствующими углу поворота головок. Важная особенность: из-за высокой плотности записи и скорости вращения крайне важно полное отсутствие пыли, она может привести к повреждению носителя.

Гибкий магнитный диск заключен в защитный корпус, с помощью которого диск защищается от прямого света и повреждений. Диск вращается внутри корпуса. Для считывания и записи диск вставляется в устройство — дисковод, при этом сдвигается защитная шторка и магнитная головка получает доступ к диску. Головка двигается по направляющим с помощью шагового двигателя. Важная особенность: магнитный слой на диске чувствителен к перепадам температуры, влажности, магнитного поля и вибрации, а поэтому дискета — ненадежный носитель, часто выходящий из строя. Применяется из-за дешевизны, компактности и из-за распространенности устройств.

Оптический диск. Чтение/запись информации выполняется с помощью отражения от поверхности лазерного луча. Существует два основных типа носителей: «только чтение» (штампуются на заводе) и «чтение и запись» (записываются на компьютере пользователя в зависимости от типа один или несколько раз). Диски меньше подвержены внешним воздействиям, не требуют корпуса. Устройства, позволяющие не только читать, но и записывать информацию, сложнее и дороже. Диски различаются по емкости и особенностям чтения/записи, но общие принципы сохраняются.

2) Организованные массивы информации определенного назначения (тематики) называют базами данных (БД). Примеры баз данных: база данных кинотеатров города, база данных книжного фонда библиотеки, база данных нормативных правовых актов в сфере образования. Программы, обеспечивающие работу с базами данных, называют системами управления базами данных. Для структурирования большого объема данных чаще всего применяется табличная форма. В таблице легко ориентироваться, даже если информации о каком-либо объекте очень много. Каждый столбец таблицы может содержать некоторую характеристику объекта, а каждая строка — описывать один объект.

Процесс создания базы данных (проектирования) включает, прежде всего, создание структуры таблиц, установку связей между этими таблицами, создание других вспомогательных объектов: запросов, форм, отчетов.

Запросы. В СУБД запросы служат для выборки записей, обновления таблиц и включения в них новых записей. С помощью запросов можно просматривать данные из нескольких таблиц. Они также используются в качестве способа получения данных для форм и отчетов. Но главное предназначение запросов — это отбор данных на основании критериев и математическая обработка данных (вычисляемые поля). В любой момент можно выбрать из БД необходимую информацию и создать вычисляемое поле.

Билет № 5

1) Компьютер — это универсальное (многофункциональное) программно управляемое устройство для хранения, обработки и передачи информации.

Конструктивно современные компьютеры реализуются в виде взаимодействующих специализированных устройств, созданных из микросхем, напаянных на печатные платы.

1)Устройства внешней памяти

2) Оперативная память

3) Постоянная память

4) центральный процессор

5) Специализированные средства обработки (видео, звуковые, сигнальные процессоры)

6) устройства ввода

7) устройства вывода

2) Существует два основных подхода к представлению графической информации для ее обработки компьютером — растровый и векторный.

В растровом представлении изображение — это совокупность данных о координатах и цветах пикселей рисунка.

В векторной графике — это данные, математически описывающие графические примитивы (линии, дуги, окружности, прямоугольники и пр.), составляющие рисунок.

К достоинствам растровой графики относят: возможность представления изображения фотографического качества, простоту вывода на внешние устройства. Существенными недостатками растровой графики являются: большой объем памяти, требуемый для хранения изображений, и ограниченные возможности изменения. Достоинством векторного представления является относительно небольшой объем памяти и возможность выполнять изменения без потери качества. Но при этом векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества.

К аппаратным средствам работы с графической информацией относятся:

мониторы и видеокарты, поддерживающие графический режим отображения;

манипуляторы «мышь» — для ввода изображения;

сканеры — для ввода изображения;

световое перо, графический планшет — для рисования движениями пера;

принтеры — для вывода изображения;

графопостроители (плоттеры) — для вывода изображения.

Для формирования изображения на экране монитора в составе всех современных ПК предусмотрен видеоадаптер (видеокарта). Это отдельное устройство, состоящее из видеопамяти (для хранения двоичного кода изображения, выводимого на экран) и графического процессора (формирует и считывает состояние видеопамяти и в соответствии с ним формирует изображение для монитора).

Для работы с графикой существует множество прикладных программ. Распространенное название этих программ — графические редакторы, его применяют по отношению к прикладным программам, не имеющим какой-либо специализированной ориентации и используемым для рисования или редактирования отсканированных изображений. Для создания иллюстраций обычно используются редакторы векторной графики. Улучшение качества изображений, а также монтаж фотографий выполняется в редакторах растровой графики.

Рассмотрим, что представляет собой среда большинства графических редакторов. Основное место экрана программы занимает рабочее поле для создания изображения. Для удобства рисования предусмотрены инструменты рисования, включающие средства для рисования в виде карандаша, пера, кисти, а также линейки, ластика, штампа, лупы, лейки для заливки. Имеются готовые графические примитивы — различные линии и фигуры. Есть цветовая палитра. Графические редакторы позволяют включать в рисунок тексты. При этом можно управлять шрифтом, задавать нужные размеры, цвет и эффекты. Обязательным компонентом любой прикладной программы, в том числе и графического редактора, является меню команд в двух возможных форматах: текстовом и в виде пиктограммы. С помощью меню выполняются необходимые действия по сохранению, изменению, печати созданного графического файла.

Билет № 6

1) ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) — быстрая полупроводниковая энергозависимая память, хранит данные и команды, с которыми работает процессор. Позволяет читать и записывать данные в ячейки памяти. -Характеристиками оперативной памяти являются ее объем и время доступа к ячейке. В современных компьютерах объем оперативной памяти достигает 512 Мб — 4 Гб, а время доступа к ячейке — менее 10 не.

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) — энергонезависимая память. В ПЗУ хранятся программы контроля оборудования и первоначальной загрузки ОС. ПЗУ — это память только для чтения, микросхема программируется один раз в заводских условиях. Основные характеристики компьютера — это объем оперативной памяти, тактовая частота и разрядность процессора.

Устройства внешней памяти рассчитаны на основные типы носителей: жесткий диск, гибкий магнитный диск, оптический диск и микросхемы энергонезависимой памяти.

Жесткий диск устанавливается в системный блок (в настоящее время жесткие диски могут не встраиваться в системный блок, а подключаться через порты). Жесткий диск считается несъемным, поскольку он чувствителен к вибрации. Он представляет собой конструкцию из самого носителя и устройства чтения/записи с необходимым управлением в едином защищенном корпусе. Носителем информации являются магнитные диски, собранные в пакет. Вращается пакет дисков общим мотором. Считывание и запись выполняются с помощью набора головок. Управление процессом считывания и записи выполняется электроникой диска, смонтированной в том же корпусе. Информация на диске располагается дорожками, соответствующими углу поворота головок. Важная особенность: из-за высокой плотности записи и скорости вращения крайне важно полное отсутствие пыли, она может привести к повреждению носителя.

Гибкий магнитный диск заключен в защитный корпус, с помощью которого диск защищается от прямого света и повреждений. Диск вращается внутри корпуса. Для считывания и записи диск вставляется в устройство — дисковод, при этом сдвигается защитная шторка и магнитная головка получает доступ к диску. Головка двигается по направляющим с помощью шагового двигателя. Важная особенность: магнитный слой на диске чувствителен к перепадам температуры, влажности, магнитного поля и вибрации, а поэтому дискета — ненадежный носитель, часто выходящий из строя. Применяется из-за дешевизны, компактности и из-за распространенности устройств.

Оптический диск. Чтение/запись информации выполняется с помощью отражения от поверхности лазерного луча. Существует два основных типа носителей: «только чтение» (штампуются на заводе) и «чтение и запись» (записываются на компьютере пользователя в зависимости от типа один или несколько раз). Диски меньше подвержены внешним воздействиям, не требуют корпуса. Устройства, позволяющие не только читать, но и записывать информацию, сложнее и дороже. Диски различаются по емкости и особенностям чтения/записи, но общие принципы сохраняются. Микросхемы энергонезависимой памяти. Это специализированные микросхемы, сохраняющие информацию длительное время без внешнего питания. Наиболее употребительные из них — флэш-брелоки, подключаемые через USB-накопители, и различные карты. Карты памяти часто используются во всевозможных цифровых устройствах. Скорость работы с тем или иным носителем зависит от его собственных характеристик, от параметров устройства и от способа подключения к системной шине. Существует два основных типа таких шин — параллельная (АТА, SCSI) и последовательная (Serial AT A, USB, FireWire). Более современные шины — последовательные, это позволяет упростить изготовление кабелей и увеличить скорость обмена

2) При разработке сложных программ трудно представить все данные с помощью отдельных переменных — это существенно затруднило бы их обработку. Для разрешения этой проблемы применяют сложные, структурные типы данных. Наиболее распространенным видом таких типов данных являются массивы — индексированные наборы переменных. В языках программирования Basic и Pascal это наборы однотипных переменных.

Для хранения одних и тех же чисел можно использовать разные типы данных. Гибкое применение разных типов данных позволяет существенно экономить объем памяти, занимаемой переменными (особенно при обработке больших массивов данных) и контролировать правильность использования данных на этапе трансляции программы.

Массивы могут быть:

1) целыми (integer, longint),

2) символьными (char),

3) Вещественными (real, single, double, extended),

4) логическими (boolean)

Билет № 7

1) Современные компьютеры можно считать универсальными, поскольку они применяются для автоматизации обработки и обмена самой разной информацией практически во всех отраслях современной жизни. Эта универсальность достигается в первую очередь применением огромного количества программного обеспечения, реализующего собственно операции по обработке информации.

Мы предлагаем деление ПО на два крупных блока — системное ПО и прикладное ПО.

Системное программное обеспечение. Сюда относятся программы, обеспечивающие выполнение общих для всех программ технических задач, взаимодействие с аппаратурой, т. е. обеспечение функционирования компьютера, работу с файлами, защиту программ и данных, возможность запуска и работы других программ.

а) Ядро операционной системы. Функции этих программ" данных и библиотек функций — управление выполнением программ, оперативной памятью, обеспечение взаимодействия программ.

б) Системные библиотеки функций. Сюда входят библиотеки и программы, обеспечивающие работу с устройствами внешней памяти (файловые системы), устройств ввода/вывода (обеспечение интерфейса с пользователем), и др. В большинстве современных ОС в ядро или важные системные библиотек и также входят библиотеки функций для работы с сетями.

в) Драйверы. Это программное обеспечение, разрабатываемое поставщиками аппаратных средств и в операционной системе управляющее нестандартными (не предусмотренными при разработке ОС) устройствами. Драйвер обеспечивает выполнение стандартных для класса устройств функций, что позволяет разрабатывать новые, более совершенные устройства и применять их без принципиальных модификаций ОС.

г) Утилиты. Это небольшие программы, реализующие частные технические задачи по обслуживанию компьютера: архивирование, контроль состояния устройств внешней памяти, поиск нужных файлов и пр.

Прикладное программное обеспечение. К прикладному ПО относятся программные комплексы, обеспечивающие выполнение различных прикладных задач пользователей. Множество таких программ и комплексов огромно и исчерпывающей классификации не поддается. Можно выделить несколько часто используемых видов прикладного ПО.

а) Офисные пакеты. Это комплексы программ, помогающих решать основные задачи делопроизводства — подготовку документов, выполнение расчетов, презентации, ведение переписки и организацию работы и др.

б) Системы управления базами данных (СУБД), справочные системы и оболочки автоматизированных информационных систем. Эти программы позволяют организовать ввод, хранение и работу с большими объемами специализированных данных. СУБД часто являются общими компонентами, обеспечивающими работу большого количества специализированных комплексов.

в) Программы обработки графической информации. Это крупный класс программ, целью применения которых является формирование или анализ изображений. Среди них можно упомянуть программы обработки фотоизображений, издательские комплексы, системы подготовки реалистичных трехмерных изображений и др.

г) Среды программирования. Это программные комплексы, включающие трансляторы, специализированные текстовые редакторы, средства отладки и контроля за исполнением программ, средства разработки дополнительных элементов программ, библиотеки компонентов и многие другие средства, используемые профессиональными разработчиками системного и прикладного программного обеспечения.

2) Логическая переменная может принимать два значения: «истина» и «ложь», логическая константа представляет собой одно из этих двух значений. Иначе их можно записывать как TRUE и FALSE, или Т и F, или 1 и 0, или И и Л и т. д.

Над логическими величинами определяются логические операции, в результате которых получаются логические выражения.

Логическое сложение (дизъюнкция) — это логическая операция, ставящая в соответствие каждым двум логическим величинам логическое выражение, являющееся истинным тогда и только тогда, когда истинна хотя бы одна из величин. Обозначается: А или В, A v В, A OR В, А + В.

Таблица простейших логических функций:

Билет № 8

1) Для обеспечения работы любых прикладных комплексов необходима операционная система (ОС). От нее в значительной мере зависит устойчивость работы, специфика применяемых программных средств, особенности построения прикладных систем. При включении компьютера операционная система загружается в память раньше остальных программ и затем служит платформой и средой для их работы.

Во-первых, задачей операционной системы является управление ресурсами: процессорным временем, оперативной памятью, доступом к устройствам внешней памяти.

Во-вторых, ОС реализует взаимодействие программ (между собой и аппаратурой).

В-третьих, современные операционные системы обеспечивают взаимодействие компьютера с пользователем (человеко-машинный интерфейс) и с другими компьютерами — в сетях.

Основной компонент операционной системы — ядро. Ядро — это комплекс программ, постоянно присутствующих в оперативной памяти и выполняющих задачи управления процессами и памятью. Помимо этого, операционная система содержит библиотеки функций, выполняющих конкретные задачи, К этим библиотекам обращаются прикладные программы для выполнения типовых задач. Пример такой задачи — управление данными на внешних носителях (поддержка файловой системы).

Как правило, операционная система поставляется с набором прикладных программ, которые обеспечивают выполнение некоторых полезных функций: архивирование, поиск нужных файлов и др. Такие вспомогательные программы называются утилитами.

Существует большое количество классификаций операционных систем. Наиболее популярны следующие основные классификации.

1. По способу управления выполняемыми процессами:

а) однозадачные. В один момент времени выполняется одна задача, только по окончанию исполнения управление передается следующей задаче (или процессору команд ОС);

б) многозадачные. В оперативной памяти присутствует несколько программ, которые с точки зрения пользователя выполняются одновременно. На практике ОС постоянно переключается от одной программы к другой.

2. По разделению среды пользователей:

а) однопользовательские — ОС, не предусматривающие разделение ресурсов между пользователями (т. е. не различающими пользователей);

б) многопользовательские — ОС, имеющие в своем составе средства разграничения ресурсов между пользователями.

В настоящий момент активно используются две линии операционных систем:

операционные системы линии UNIX;

операционные системы линии Windows.

Все эти ОС являются многозадачными, многопользовательскими, обеспечивают взаимодействие с широким спектром аппаратуры, предусматривают расширение возможностей за счет разработки самых разных программ. В составе этих ОС в том или ином виде поставляются средства организации графического интерфейса пользователя. Все они имеют свои достоинства и недостатки, выбор конкретной ОС обусловливается конкретной задачей и предпочтениями пользователя.

2) Логическая переменная может принимать два значения: «истина» и «ложь», логическая константа представляет собой одно из этих двух значений. Иначе их можно записывать как TRUE и FALSE, или Т и F, или 1 и 0, или И и Л и т. д.

Над логическими величинами определяются логические операции, в результате которых получаются логические выражения.

Логическое умножение (конъюнкция) — это логическая операция, ставящая в соответствие каждым двум логическим величинам логическое выражение, являющееся истинным тогда и только тогда, когда обе исходные величины истинны. Обозначается: А и В> А & В, А л В, АВ, А * В, A AND В, где А, В — логические величины.

Таблица простейших логических функций:

Билет № 9

1) Информация, представляемая для обработки на компьютере, называется данными. Для организации хранения на устройствах внешней памяти данные записывают в файлы.

Файл — именованная область внешней памяти.

Способ сохранения как служебной, так и пользовательской информации о файлах на носителях называют файловой системой. Используется и другое эквивалентное объяснение файловой системы как физической организации дискового пространства, соответствующей файловой структуре или ее части. Файловая система определяет, в частности, правила именования файлов. Программные средства, необходимые для выполнения операций с файлами и носителями, входят в состав операционных систем. Такие программные средства не обращаются к содержимому файлов и не изменяют его, а работают с файлами просто как с целым, непрерывным массивом данных.

Имя файлу присваивает пользователь, или программа, создающая файл, предлагает имя в автоматическом режиме. По историческим причинам, для пользователя имя файла в операционных системах корпорации Microsoft состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имени и расширения. Тип файла определяется по его расширению, которое задает программа, сохраняющая файл, исходя из вида сохраняемой информации.

С точки зрения прикладных программ, файл представляет собой некоторую последовательность байтов. Такой подход позволяет интерпретировать некоторые устройства как файлы.

В некоторых операционных системах предусмотрена такая организация работы и со служебной информацией носителей. Для носителей предусмотрены специальные, зарезервированные системой, имена файлов.

Для удобства хранения и работы файловые структуры организуются с помощью системы вложенных каталогов (папок).

Каталог — специальный системный файл, в котором хранится служебная информация о других файлах.

На каждом носителе может быть множество каталогов. В каждом каталоге может быть зарегистрировано много файлов, но каждый файл регистрируется только в одном каталоге (для ОС DOS и Windows).

На каждом носителе присутствует один главный, или корневой, каталог. В нем регистрируются файлы и подкаталоги (каталоги 1-го уровня). В каталогах 1-го уровня регистрируются файлы и каталоги 2-го уровня и т. д. Получается иерархическая (древовидная) структура каталогов.

Каталог, с которым работает пользователь в настоящий момент, называется текущим.

Когда используется файл не из текущего каталога, программе, осуществляющей доступ к файлу, необходимо указать, где именно этот файл находится. Это делается с помощью указания пути к файлу.

Путь к файлу — это последовательность из имен каталогов, в операционных системах Windows разделенных символом «» (в ОС линии UNIX используется символ «/>>). Этот путь задает маршрут к тому каталогу, в котором находится нужный файл. Полным именем файла называют имя файла, дополненное путем к нему. Например, запись D: KLASS10DOCSSTART2text. doc означает, что файл text. doc находится в подкаталоге START2, который находится в каталоге DOCS, а он, в свою очередь, находится в каталоге KLASS10 корневого каталога тома с названием D:. Если перед первым символом «обратный слэш» стоит точка, то отсчет ведется от текущего каталога. Символ «.» означает каталог, в который входит текущий каталог (каталог уровнем выше).

Над файлами можно производить следующие основные операции: копирование, перемещение, удаление, переименование и пр. Эти операции могут быть выполнены независимо от содержимого файлов средствами, входящими в поставку любой ОС.

При работе с информационными носителями необходимо уметь архивировать информацию. Архивирование файлов представляет собой уменьшение объема, занимаемого файлом на носителе, без значимой для человека потери исходных данных. Архивируют файлы специализированные приложения — архиваторы или файловые менеджеры. В настоящее время разработано много алгоритмов архивирования информации (без потери информации, с потерей информации). Пример: уменьшение объема файла путем замены последовательности одинаковых байтов (символов) двумя байтами — самим символом и числом его повторений.

2) Базовые логические элементы реализуют рассмотренные выше три основные логические операции:

логический элемент «И» — логическое умножение;

логический элемент «ИЛИ» — логическое сложение;

логический элемент «НЕ» — инверсию.

Поскольку любая логическая операция может быть представлена в виде комбинации трех основных, любые устройства компьютера, производящие обработку или хранение информации, могут быть собраны из базовых логических элементов, как из «кирпичиков».

Логические элементы компьютера оперируют с сигналами, представляющими собой электрические импульсы. Есть импульс — логический смысл сигнала — 1, нет импульса — 0. На входы логического элемента поступают сигналы-значения аргументов, на выходе появляется сигнал-значение. Преобразование сигнала логическим элементом задается таблицей состояния, которая фактически является таблицей истинности, соответствующей логической функции.

Логический элемент «НЕ». На вход, А логического элемента (рис. 3.3) подается сигнал 0 или 1. На выходе получается сигнал 0 или 1 в соответствии с таблицей истинности инверсии.

Билет № 10

1) Любая информация (данные) в компьютере представлена дискретно — последовательностью отделенных друг от друга элементов. Значит, информацию для компьютера необходимо закодировать. Кодирование — это преобразование информации из одной знаковой формы в другую, удобную для ее обработки, хранения или передачи. Используемый для кодирования конечный набор знаков называют алфавитом. Кодирование осуществляется по принятым правилам. Правило кодирования называется кодом. Длина кода — количество знаков алфавита, используемых для кодирования.

При кодировании информации для технических устройств важное значение имеют алфавиты, состоящие всего из двух знаков. Такие алфавиты называют двоичными. Они наиболее просты для кодирования. Чем меньше знаков в алфавите, тем проще устроена «машина» для распознавания информационного сообщения. Однако чем меньше знаков в алфавите, тем большее их количество требуется для кодирования, следовательно, больше длина кода.

Легко рассчитать количество М различных сообщений, которые можно закодировать, используя код постоянной длины п и алфавит из R знаков: М = R¹. Если мы используем двоичный алфавит, то М= 2″ .

При конструировании компьютеров был выбран двоичный алфавит {0, 1}, что позволило использовать достаточно простые устройства для представления и автоматического распознавания программ и данных. Именно простота сделала этот принцип кодирования таким распространенным. Наряду с этим свойством двоичное кодирование обеспечивает удобство физической реализации, универсальность представления любого вида информации, уменьшение избыточности сообщения, обеспечение защиты от случайных искажений или нежелательного доступа.

Для совместимости компьютеров при обработке текстовой информации принят международный стандарт кодирования символов — код ASCII (American Standard Code for Information Interchange), который устанавливает соответствие между символами и их порядковыми номерами в компьютерном алфавите. В таблице ASCII для кодирования одного символа используется 1 байт (8 битов). Стандартными являются первые 128 символов (0−127), сюда входят буквы латинского алфавита, цифры, знаки препинания, спецсимволы и управляющие коды или операции (0−32). Остальные символы (128−255) используют для кодирования национальных алфавитов, научных символов и символов псевдографики. С 1997 года введен новый стандарт Unicode, где под каждый символ отводится 2 байта.

Для подсчета информационного объема текста пользуются алфавитным способом измерения информации. Принимая, что каждый символ занимает 1 байт информации (при мощности алфавита 256), для определения объема текста необходимо подсчитать количество символов в нем.

2) Компьютер — это универсальное (многофункциональное) программно управляемое устройство для хранения, обработки и передачи информации.

Архитектура компьютера — это общее описание структуры и функций компьютера на уровне, достаточном для понимания принципов его работы.

В 1945 году в своем докладе математик Джон фон Нейман описал, как должен быть устроен компьютер для того, чтобы быть универсальным устройством для работы с информацией. Это описание называют архитектурой фон Неймана.

Принципы фон Неймана:

принцип программного управления, согласно которому программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором в определенной последовательности;

принцип однородности памяти, согласно которому программы и данные хранятся в одной и той же памяти (оперативном запоминающем устройстве, ОЗУ);

принцип адресности, согласно которому память состоит из пронумерованных ячеек и процессору в любой момент доступна любая ее ячейка.

Конструктивно современные компьютеры реализуются в виде взаимодействующих специализированных устройств, созданных из микросхем, напаянных на печатные платы.

Билет № 11

1) Моделирование является одним из ключевых видов деятельности человека и всегда в той или иной форме предшествует другим ее видам. Конечный этап моделирования — принятие решения.

Моделью принято считать материальный или мысленно представляемый объект, который замещает объект-оригинал с целью его исследования, сохраняя некоторые важные для данного исследования типичные черты и свойства оригинала, т. е. его существенные стороны.

Модель, как правило, доступнее для исследования, чем реальный объект. Модель также позволяет научиться управлять объектом или понять закономерности его изменения, что важно в тех случаях, когда экспериментировать с объектом бывает неудобно, трудно или невозможно.

Таким образом, мы можем сделать вывод, что модель необходима для того, чтобы:

понять, как устроен конкретный объект — каковы его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром;

научиться управлять объектом или процессом и определить наилучшие способы управления при заданных целях и критериях (оптимизация);

прогнозировать прямые или косвенные последствия реализации заданных способов и форм воздействия на объект.

Интересно, что хорошо построенная модель обладает удивительным свойством: ее изучение может дать некоторые новые знания об объекте-оригинале Адекватность модели объекту предполагает воспроизведение моделью с необходимой полнотой всех характеристик объекта, существенных для целей моделирования. Один и тот же объект может иметь множество различных моделей, и одна и та же модель может описывать разные объекты.

Процесс построения и изучения модели называется моделированием.

Существуют материальные и информационные модели. Материальные модели воспроизводят физические, геометрические и другие свойства объекта. Примеры: глобус, скелет, макеты зданий и мостов, модели самолетов, кораблей, автомобилей.

Предметом изучения информатики являются информационные модели. Информационные модели представляют объекты в образной или знаковой форме.

Виды информационных моделей Объектом информационного моделирования могут быть физические (падение тел), химические (реакции горения), биологические (фотосинтез в листьях растений) процессы, метеорологические явления (гроза, торнадо), экономические (падение курса валюты), социальные (миграция, рост населения) процессы и т. д. Знаковая информационная модель может быть представлена в виде текста, формулы, таблицы, карты, схемы, чертежа. Естественные языки используются для создания описательных информационных моделей. С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели (математические, логические). Модели, построенные с использованием математических понятий и формул, называются математическими моделями. В физике рассматривается много различных функциональных зависимостей, выраженных на языке алгебры, которые представляют собой математические модели изучаемых явлений или процессов. Информатика изучает общие методы и средства создания и использования информационных моделей.

Назначение информационных моделей чаще всего состоит в получении данных, которые могут быть использованы для подготовки и принятия решений экономического, социального, организационного или технического характера, для достижения наилучших показателей деятельности моделируемого объекта.

Моделируемый объект можно рассматривать как систему. Система — это сложный объект, состоящий из взаимосвязанных частей (элементов) и существующий как единое целое. Всякая система имеет определенное назначение (функцию, цель). Структура — это совокупность связей между элементами системы, т. е. внутренняя организация системы.

Для отражения состояния систем используются статические и динамические модели.

Модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени, называются статическими информационными моделями. Примеры: модель строения молекулы, модель строения Солнечной системы, «Система природы» К. Линнея.

Модели, описывающие процессы изменения и развития систем, называются динамическими информационными моделями. Примеры: модели процесса протекания химической реакции, ядерной реакции, движения тел, развития организмов и популяций.

Для отражения систем с различными структурами используются различные виды информационных моделей.

Табличные модели применяются для описания свойств объектов, обладающих одинаковыми наборами свойств. Могут быть динамическими и статическими. Свойства объекта представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках прямоугольной таблицы (Периодическая система элементов Д. И. Менделеева).

В иерархических моделях объекты распределены по уровням. Каждый элемент более высокого уровня может состоять из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня (генеалогическое дерево, классификация компьютеров).

Сетевые модели применяются для отражения таких систем, в которых связи между элементами имеют сложную структуру (сеть Интернет, телефонная сеть, процесс передачи мяча в коллективной игре, например в футболе). Могут быть статическими и динамическими. Формализация (определение и приведение к выбранной форме). Важный этап моделирования, влияющий на результат. От выбранной формы представления данных зависит, насколько точен будет конечный результат, в какой степени построенная модель будет соответствовать объекту. Формами представления моделей могут быть: словесное описание, чертеж, таблица, формула, схема, алгоритм, компьютерная программа…

Итак, форма представления модели определена, и данные формализованы для обработки. Конечной целью этого этапа является создание информационной модели.

2) Мультимедиа технология позволяет одновременно использовать различные способы представления информации: числа, текст, графику, анимацию, видео и звук. Важной особенностью мультимедиа технологии является ее интерактивность, то есть то, что в диалоге с компьютером пользователю отводится активная роль. Графический интерфейс мультимедийных проектов обычно содержит различные управляющие элементы.

В последнее время создано много мультимедийных программных продуктов. Это и энциклопедии из самых разных областей жизни и обучающие программы и так далее.

Компьютерные презентации. Компьютерные презентации являются одним из типов мультимедийных проектов. Компьютерные презентации часто применяются в рекламе, при выступлениях на конференциях и совещаниях, они могут также использоваться на уроках в процессе объяснения материала учителем или докладов учащихся. В некоторых случаях презентацию запускают в автоматическом режиме, и она повествует о чем-то без участия человека. Автоматический режим презентации часто используют во время проведения различных выставок. Презентация состоит из электронных страниц. Которые могут содержать мультимедийные объекты. Электронные страницы называется Слайдами. Компьютерная презентация представляет собой последовательность слайдов, содержащих мультимедийные объекты. Переход между слайдами осуществляется с помощью управляющих объектов или гиперссылок.

Билет № 12

1) Слово «алгоритм» (algorithm) происходит от имени выдающегося ученого IX века Мухаммада ибн Мусы ал-Хорезми (в переводе с арабского Мухаммад, сын Мусы из Хорезма). По латинскому переводу его труда (XII век) Западная Европа познакомилась с десятичной позиционной системой счисления и правилами (algorismi) выполнения в ней арифметических действий.

Несмотря на то, что понятие «алгоритм» давно и прочно вошло в употребление, его определение различается в зависимости от сферы деятельности, где оно используется. В своей деятельности, в частности в сфере обработки информации, человек сталкивается с различными способами или методами решения задач. Они определяют порядок выполнения действий для получения желаемого результата — мы можем трактовать это как первоначальное или интуитивное определение алгоритма.