Экзаменационные билеты по информатике 2000/2001 учебный год

Экзаменационные билеты по информатике.

2000/2001 учебный год.

Билет № 1

1. Магистрально-модульный принцип построения компьютера.

2. Технология объектно-ориентированного программирования. Объекты и их свойства.

Билет № 2

1. Основные характеристики (разрядность, адресное пространство и др.) процессора компьютера.

2. Системы программирования. Интерпретация и компиляция.

Билет № 3

1. Организация и основные характеристики памяти компьютера.

2. Технология алгоритмического программирования. Основные структуры и средства языка программирования (операторы, функции, процедуры).

Билет № 4

1. Внешняя память компьютера. Носители информации (гибкие и жесткие диски, CD-ROM-диски).

2. Технология логического программирования. Основные структуры и средства логического программирования (язык ПРОЛОГ).

Билет № 5

1. Операционная система компьютера (назначение, состав, загрузка).

2. Глобальная сеть Интернет и ее информационные ресурсы (файловые архивы, «всемирная паутина», электронная почта, телеконференции).

Билет № 6

1. Файлы (тип, имя, местоположение). Работа с файлами.

2. Основные подходы к программированию: процедурный (алгоритмический), логический, объектно-ориентированный.

Билет № 7

1. Информационные процессы в природе, обществе, технике. Информационная деятельность человека.

2. Структура программного обеспечения компьютера и назначение его составных компонентов.

Билет № 8

1. Информация и управление. Замкнутые и разомкнутые системы управления, назначение обратной связи.

2. Основные принципы структурного программирования.

Билет №9

1. Текстовый редактор, назначение и основные функции.

2. Основные типы и способы организации данных (переменные, массивы, списки).

Билет № 10

1. Графический редактор, назначение и основные функции.

2. Логические функции и их преобразования.

Билет 11

1. Электронные таблицы, назначение и основные функции.

2. Основные логические операции («И», «ИЛИ», «НЕ»).

Билет № 12

Система управления базами данных (СУБД). Назначение и основные функции.

Информация. Вероятностный подход к измерению количества информации.

Билет №13

1. Понятие алгоритма. Свойства алгоритмов. Возможность автоматизации деятельности человека.

2. Технология мультимедиа (аппаратные и программные средства).

Билет № 14

1. Разветвляющиеся алгоритмы. Команда ветвления.

2. Информационная технология решения задачи с помощью компьютера: основная технологическая цепочка.

Билет №15

1. Циклические алгоритмы. Команда повторения.

2. Аппаратные компоненты и программные средства компьютера.

Билет №16

1. Разработка алгоритмов методом последовательной детализации. Вспомогательные алгоритмы.

2. Функциональные узлы в процессорах регистры, сумматоры и др.

Билет № 17

1. Компьютер как формальный исполнитель алгоритмов (программ).

2. Системы счисления. Двоичная система счисления и ее применение в вычислительной технике.

Билет № 18

1. Этапы решения задач на компьютере.

2. Технология гипертекста. Компьютерные справочники и энциклопедии.

Билет № 19

1. Передача информации. Организация и структура телекоммуникационных компьютерных сетей.

2. Информатизация общества. Основные этапы развития вычислительной техники.

Билет № 20

1. Услуги компьютерных сетей.

2. Двоичное кодирование текста, изображения и звука.

Билет № 1

Магистрально-модульный принцип построения компьютера.

В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между модулями.

Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по трем многоразрядным шинам (многопроводным линиям), соединяющим все модули: шине данных, шине адресов и шине управления.

Разрядность шины данных связана с разрядностью процессора (имеются 8-, 16-, 32-, 64-разрядные процессоры).

Данные по шине данных могут передаваться от процессора к какому-либо устройству, либо, наоборот, от устройства к процессору, т. е. шина данных является двунаправленной. К основным режимам работы процессора с использованием шины данных можно отнести следующие: запись/чтение данных из оперативной памяти, запись/чтение данных из внешней памяти, чтение данных с устройства ввода, пересылка данных на устройство вывода.

Выбор абонента по обмену данными производит процессор, который формирует код адреса данного устройства, а для оперативной памяти код адреса ячейки памяти. Код адреса передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении от процессора к оперативной памяти и устройствам, т. е. шина адреса является однонаправленной.

Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой процессором памяти. Имеются 16-, 20-, 24- и 32-разрядные шины адреса.

Каждой шине соответствует свое адресное пространство, т. е. максимальный объем адресуемой памяти:

216 = 64 Кб

220 = 1 Мб

224 = 16 Мб

232 = 4 Гб

В персональных компьютерах величина адресно­го пространства процессора и величина фактически установленной оперативной памяти практически всегда различаются.

В первых отечественных персональных компью­терах величина адресного пространства была иног­да меньше, чем величина реально установленной в компьютере оперативной памяти. Обеспечение до­ступа к такой памяти происходило на основе пооче­редного (так называемого постраничного) подклю­чения дополнительных блоков памяти к адресному пространству.

В современных персональных компьютерах с 32-разрядной шиной адреса величина адресуемой памяти составляет 4 Гб, а величина фактически ус­тановленной оперативной памяти значительно ме­ньше и составляет обычно 16 или 32 Мб.

По шине управления передаются сигналы, опре­деляющие характер обмена информацией (ввод/вы­вод), и сигналы, синхронизирующие взаимодействие устройств, участвующих в обмене информацией.

Аппаратно на системных платах реализуются шины различных типов. В компьютерах РС/286 ис­пользовалась шина ISA (Industry Standard Archi­tecture), имевшая 16-разрядную шину данных и 24-разрядную шину адреса. В компьютерах РС/386 и РС/486 используется шина EISA (Extended In­dustry Standard Architecture), имеющая 32-разряд­ные шины данных и адреса. В компьютерах PC/ Pentium используется шина PCI (Peripheral Compo­nent Interconnect), имеющая 64-разрядную шину данных и 32-разрядную шину адреса.

Подключение отдельных модулей компьютера к магистрали на физическом уровне осуществляется с помощью контроллеров, адаптеров устройств (ви­деоадаптер, контроллер жестких дисков и т. д.), а на программном уровне обеспечивается загрузкой в оперативную память драйверов устройств, кото­рые обычно входят в состав операционной системы.

Контроллер жестких дисков обычно находится на системной плате. Существуют различные типы контроллеров жестких дисков, которые различаются по количеству подключаемых дисков, скорости обмена информацией, максимальной емкости диска и др.

Тип	Количество устройств	Скорость обмена	Макс. емкость
IDE	2	1Мб/С	540Мб
EIDE	2+2	3—4 Мб/с	8Г6
SCSI	8	5—10 Мб/с	8Г6

IDE — Integrated Device Electronics

EIDE — Enhanced Integrated Device Electronics

SCSI — Small Computers System Interface

В стандартный набор контроллеров, разъемы которых имеются на системном блоке компьютера, обычно входят:

— видеоадаптер (с помощью него обычно подключается дисплей);

— последовательный порт СОМ1 (с помощью него обычно подключается мышь);

— последовательный порт COM2 (с помощью него обычно подключается модем);

— параллельный порт (с помощью него обычно подключается принтер); — контроллер клавиатуры.

Через последовательный порт единовременно может передаваться 1 бит данных в одном направлении, причем данные от процессора к периферийному устройству и в обратную сторону, от периферийного устройства к процессору, передаются по разным проводам. Максимальная дальность передачи составляет обычно несколько десятков метров, а скорость до 115 200 бод. Устройства подключаются к этому порту через стандартный разъем RS-232.

Через параллельный порт может передаваться в одном направлении одновременно 8 бит данных. К этому порту устройства подключаются через разъем Centronics. Максимальное удаление принимающего устройства обычно не должно превышать 3 м.

Подключение других периферийных устройств требует установки в компьютер дополнительных адаптеров (плат).

Технология объектно-ориентированного программирования. Объекты и их свойства.

Объектно-ориентированное программирование (ООП) — это метод программирования, при использовании которого главными элементами программ являются объекты.

Такой подход объективно обусловлен тем, что окружающий нас мир состоит из целостных объектов, которые обладают определенными свойствами и поведением. Ранее при использовании технологии структурного программирования предусматривалось «расчленение» объекта, описание его свойств отдельно от поведения.

В технологии объектно-ориентированного программирования объекты сохраняют свою целостность, все свойства объекта и его поведение описываются внутри самого объекта.

В основе объектно-ориентированного подхода лежат три понятия:

инкапсуляция: объединение данных с процедурами и функциями в рамках единого целого — объекта;

наследование: возможность построения иерархии объектов с использованием наследования их характеристик;

полиморфизм: задание одного имени действию, которое передается вверх и вниз по иерархии объектов, с реализацией этого действия способом, соответствующим каждому объекту в иерархии.

Инкапсуляция. В объектно-ориентированном программировании объект представляет собой запись, которая служит «оболочкой» для соединения связанных между собой данных и процедур. Другими словами, объект обладает определенными свойствами и поведением. Рассмотрим в качестве примера кнопку — типичный объект, присутствующий в интерфейсе большого количества программ. Кнопка обладает определенным поведением: она может быть нажата, после нажатия на кнопку будут происходить определенные события и т. д. Соединение таких свойств и поведения в одном объекте и называется инкапсуляцией.

Наследование. Объекты могут наследовать свойства и поведение от других объектов, которые называются «родительскими объектами». Это понятие можно хорошо проиллюстрировать опять на примере интерфейсной кнопки. Возьмем в качестве «родительского объекта» самую простую квадратную кнопку серого цвета с надписью «Кнопка», при нажатий на которую запускается определенная процедура. На основе этой кнопки можно создать множество кнопок, обладающих различными размерами, цветами и надписями. Нажатие на каждую такую кнопку будет вызывать свою особенную процедуру. Таким образом, все это множество кнопок унаследует свои свойства и поведение от «родительского объекта», простой кнопки.

Полиморфизм — это слово из греческого языка, означающее «много форм». Перечень интерфейсных кнопок различных типов (простая кнопка, радиокнопка, кнопка-переключатель и т. д.) представляет собой хороший пример полиморфизма. Каждый тип объекта в этом перечне представляет собой различный тип интерфейсной кнопки. Можно описать метод для каждой кнопки, который изобразит этот объект на экране. В терминах объектно-ориентированного программирования можно сказать, что все эти типы кнопок имеют способность изображения самих себя на экране.

Однако способ (процедура), которым каждая кнопка должна изображать себя на экране, является различным для каждого типа кнопки. Простая кнопка рисуется на экране с помощью процедуры «вывод изображения простой кнопки», радиокнопка рисуется на экране с помощью процедуры «вывод изображения радиокнопки» и т. д.

Таким образом, существует единственное для всего перечня интерфейсных кнопок действие (вывод изображения кнопки на экран), которое реализуется специфическим для каждой кнопки способом. Это и является проявлением полиморфизма.

В системах объектно-ориентированного программирования обычно используется графический интерфейс, который позволяет визуализировать процесс программирования. Появляется возможность создавать объекты, задавать им свойства и поведение с помощью мыши.

Объектно-ориентированное программирование по своей сути — это создание приложений из объектов, подобно тому, как из блоков и различных деталей строятся дома. Одни объекты приходится полностью создавать самостоятельно, тогда как другие можно позаимствовать в готовом виде из разнообразных библиотек.

Наиболее распространенными системами объектно-ориентированного визуального программирования являются Microsoft Visual Basic и Borland Delphi. Катализатором широкого распространения объектно-ориентированного программирования стала технология World Wide Web. Практически все новейшие разработки для этой системы выполняются с помощью объектно-ориентированных языков (например, языка Java).

Объект — элементарная единица в объектно-ориентированном программировании, заключающая в себе как описывающие объект данные, так и средства обработки этих данных.

Класс — обобщенное описание набора объектов, обладающих некоторыми одинаковыми методами и структурами данных.

Подкласс — более подробное описание, относящееся к какому-либо специализированному подмножеству набора объектов, описанного классом. Иногда подклассы называют также производными или дочерними классами.

Наследование — механизм автоматического включения в состав различных классов, подклассов и объектов одних и тех же методов и структур данных.

Билет № 2

Основные характеристики (разрядность, адресное пространство и др.) процессора компьютера.

Процессор компьютера предназначен для обработки информации. Каждый процессор имеет определенный набор базовых операций (команд), например, одной из таких операций является операция сложения двоичных чисел.

Технически процессор реализуется на большой интегральной схеме, структура которой постоянно усложняется, и количество функциональных элементов (типа диод или транзистор) на ней постоянно возрастает (от 30 тысяч в процессоре 8086 до 5 миллионов в процессоре Pentium II).

Важнейшей характеристикой процессора, определяющей его быстродействие, является его тактовая частота. От нее, в частности, зависит количество базовых операций, которые производит процессор в секунду. За 20 лет тактовая частота процессора увеличилась почти на два порядка от 4 МГц (процессор 8086, 1978 г.) до 300 МГц (процессор Pentium II, 1997 г.).

Другой характеристикой процессора, влияющей на его производительность, является разрядность. В общем случае производительность процессора тем выше, чем больше его разрядность. В настоящее время используются 8-, 16-, 32- и 64-разрядные процессоры, причем практически все современные программы рассчитаны на 32- и 64-разрядные процессоры.

Часто уточняют разрядность процессора и пишут, например, 16/20, что означает, что процессор имеет 16-разрядную шину данных и 20-разрядную шину адреса. Разрядность адресной шины определяет адресное пространство процессора, т. е. максимальный объем оперативной памяти, который может быть установлен в компьютере.

В первом отечественном персональном компьютере «Агат» (1985 г.) был установлен процессор, имевший разрядность 8/16, соответственно его адресное пространство составляло 64 Кб. Современный процессор Pentium II имеет разрядность 64/32, т. е. его адресное пространство составляет 4 Гб.

Производительность процессора является интегральной характеристикой, которая зависит от частоты процессора, его разрядности, а также особенностей архитектуры (наличие кэш-памяти и др.). Производительность процессора нельзя вычислить, она определяется в процессе тестирования, т. е. определения скорости выполнения процессором определенных операций в какой-либо программной среде.

Увеличение производительности процессоров может достигаться различными путями. В частности, за счет введения дополнительных базовых операций. Так, в процессорах Pentium ММХ достигается большая производительность при работе с мультимедиа-приложениями (программами для обработки графики, видео и звука).

Тип процессора	Частота (МГц)	Разрядность шины данных	Разрядность шины адреса	Адресное пространство
8086	4—12	16	20	1Мб
80286	8—20	16	24	16Мб
80386	25—40	32	32	4Г6
80486	33—100	32	32	4Г6
Pentium	75—200	64	32	4Г6
Pentium II	200—300	64	32	4Г6

Системы программирования. Интерпретация и компиляция.

Имеются два основных подхода к реализации языков программирования: компиляция и интерпретация. Компилятор переводит программу на языке программирования в машинный код (последовательность команд и данных) конкретного компьютера, на котором будет выполняться программа.

Исполнение этого кода осуществляется под управлением операционной системы и никак не зависит от компилятора. Интерпретатор же является собственно той системой, которая исполняет программу на языке программирования.

Между этими двумя подходами имеется множество промежуточных вариантов: существуют компиляторы, которые компилируют в интерактивном режиме, во время ввода программы. Существуют интерпретаторы, которые компилируют программу в промежуточный код.

Вообще говоря, код, полученный компилятором, будет более эффективным, т. е. программа будет выполняться быстрее. Но полное время, затраченное на проектирование, ввод текста и запуск на выполнение для компилирующей системы, может быть больше, чем для интерпретирующей. Кроме того, компилятор может точно указать место лишь синтаксической ошибки; если же ошибка другого рода, то компилятор может предложить лишь сгенерированный код для определения места вероятной ошибки. Интерпретатор же покажет ошибку в исходном тексте программы.

В самом языке программирования, вообще говоря, не заложен способ его реализации, однако одни языки почти всегда компилируются, например C++, другие, например Smalltalk, почти всегда интерпретируются, Java компилируется в байт-код и затем интерпретируется.

Сейчас практически любая реализация языка представлена как среда разработки, которая включает:

1) компилятор (или интерпретатор);

2) отладчик — специальную программу, которая облегчает процесс поиска ошибок; пользуясь ею, разработчик может выполнять программу «по шагам», отслеживать изменение значений переменных в процессе выполнения и др.;

3) встроенный текстовый редактор;

4) специальные средства для просмотра структуры программы, классов, модулей и проч.;

5) библиотеку готовых модулей, классов, напри-Q для создания пользовательского интерфейса (окна, кнопки и т. д.).

В 80-е годы активно прорабатывалась идея визуального программирования, основной смысл которой состоит в том, чтобы процесс «сборки» программы осуществлялся на экране дисплея из программных конструкций — картинок. В результате появились среды разработки 4-го поколения (4GL), в которых разрабатываемый программный продукт строится из готовых крупных блоков при помощи мыши. Примерами таких сред являются: Delphi, Visual Age, Visual Java.

Билет № 3

Организация и основные характеристики памяти компьютера.

Большое количество программ и данных, необходимых пользователю, долговременно хранятся во внешней памяти компьютера (на гибких и жестких магнитных дисках, CD-ROM и др.). В оперативную память компьютера загружаются те программы и данные, которые необходимы в данный момент.

По мере усложнения программ и увеличения их функций, а также появления мультимедиа-приложений растет информационный объем программ и данных. Если в середине 80-х годов обычный объем программ и данных составлял десятки и лишь иногда сотни килобайт, то в середине 90-х годов он стал составлять мегабайты и десятки мегабайт. Соответственно растет объем оперативной памяти. В школьном компьютере БК-0010 (1986 г.) объем оперативной памяти составлял 64 Кб, в современных персональных компьютерах он обычно составляет 16 Мбайт и более.

Логически оперативная память разделена на ячейки объемом 1 байт. Соответственно оперативная память 64 Кб содержит 65 536 ячеек, а память 16 Мб содержит 16 777 216 ячеек.

Каждая ячейка имеет свой уникальный двоичный адрес. При необходимости проведения операции считывания/записи данных из данной ячейки адрес ячейки передается от процессора к оперативной памяти по адресной шине.

Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти процессора и, соответственно, максимальный объем оперативной памяти, которую можно непосредственно использовать. Разрядность шины адреса у большинства современных персональных компьютеров составляет 32 разряда, т. е. максимальный объем оперативной памяти может составлять 232 == 4 Гб.

Величина аппаратно установленной оперативной памяти в современных рабочих станциях обычно составляет 16 или 32 Мб, а в серверах 64 или 128 Мб. Таким образом, имеется возможность наращивания объема оперативной памяти компьютеров без увеличения разрядности шины адреса процессора.

Физически оперативная память изготавливается в виде БИС (больших интегральных схем) различных типов (SIMM, DIMM), имеющих различную информационную емкость (1, 4, 8, 16, 32 Мб). Различные системные платы имеют различные наборы разъемов для модулей оперативной памяти.

Модули оперативной памяти характеризуются временем доступа к информации (считывания/записи данных). В современных модулях типа SIMM время доступа обычно составляет 60 нс, в. модулях типа DIMM — 10нс.

Различные операционные системы используют различные способы организации оперативной памяти. В школьных компьютерах с 16-разрядной шиной адреса и, соответственно, максимально с 64 Кб адресуемой памяти («Агат», «YAMAHA») реализовывался принцип поочередного (так называемого постраничного) подключения дополнительных блоков физической памяти к адресному пространству процессора.

Таким образом, удавалось увеличить объём оперативной памяти таких компьютеров до 128 Кб и более.

Операционная система MS-DOS создает сложную логическую структуру оперативной памяти:

основная (conventional) память занимает адресное пространство от 0 до 640 Кб, в нее загружаются операционная система, программы и данные;

верхняя память (UMB — Upper Memory Blocks) занимает адресное пространство от 640 Кб до 1 Мб, в нее могут быть загружены драйверы устройств;

высокая (high) память начинается после 1 Мб и имеет объем 64 Кб, в нее может быть частично загружена операционная система;

память, которая располагается в адресном пространстве «выше» высокой памяти, может использоваться в качестве расширенной памяти или дополнительной памяти; однако память остается недоступной для программ и данных.

Таким образом, под управлением операционной системы MS-DOS аппаратно установленная оперативная память используется очень нерационально. Этот недостаток преодолен в операционной системе Windows, в которой используется простая неструктурированная модель памяти и вся память доступна для загрузки программ и данных.