Билеты и ответы по Информатике за 11-й класс

Билеты по информатике

Билет 1.

Информация и информационные процессы в природе, обществе, технике. Информационная деятельность человека.

Технология объектно-ориентированного программирования. Объекты и их свойства.

Практическое задание на проведение расчетов с помощью электронной таблицы.

Билет 2.

Информация и управление. Назначение и функции обратной связи.

Технология логического программирования. Отличие логических языков программирования от алгоритмических языков программирования.

Задача на определения результата выполнения алгоритма по его блок-схеме или записи на алгоритмическом языке.

Билет 3.

Язык и информация. Естественные и формальные языки.

Технология алгоритмического программирования. Основные типы и способы организации данных (переменные, массивы, списки и пр.)

П
рактическое задание на построение графика функции с помощью электронных таблиц.

Билет 4.

Двоичная система счисления. Запись чисел в двоичной системе счисления.

Магистрально-модульный принцип построения компьютера.

Задача на разработку алгоритма для исполнения типа Робот или Черепашка.

Билет 5.

Двоичное кодирование информации.

Основные характеристики компьютера (разрядность магистрали, объем оперативной и внешней памяти, тактовая частота и др.).

Практическое задание на создание, преобразование, хранение и распечатку рисунка с помощью графического редактора.

Билет 6.

Количество информации. Единицы измерения количества информации.

Внешняя память компьютера. Различные типы носителей информации (информационная емкость, быстродействие и т.д.).

Практическое задание по работе с файлами (копирование, переименование, удаление и т.д.).

Билет 7.

Основные устройства компьютера, их функции и взаимность.

Основы языка разметки гипертекста (НТ).

Практическое задание по поиску файлов.

Билет 8.

Программное управление работой компьютера. Программное обеспечение компьютера.

Основные логические операции. Логическое умножение, сложение, отрицание.

Практическое задание по работе с дисками (форматирование, создание системной дискеты и т.д.).

Билет 9.

Файлы (тип, имя, местоположение). Файловая система. Основные операции с файлами.

Логические выражения и их преобразования. Таблицы истинности.

Практическое задание по “ лечению” гибкого диска от вирусов с использованием графического интерфейса.

Билет 10.

Правовая охрана программ и данных. Защита информации.

Основы логические устройства компьютера ( сумматор).

Практическое задание на создание ,редактирование, сохранение и распечатку текста с помощью текстового редактора.

Билет 11.

моделирование как метод научного познания. Модели материальные и информационные.

Основные логические устройства компьютера (регистр).

Практическое задание на поиск информации в базе данных по заданным параметрам.

Билет 12.

Формализация. Построение математических моделей.

Технология мультимедиа (аппаратные и программные средства).

Практическое задание на сортировку информации в базе данных по заданным параметрам.

Билет 13.

технология решения задач с помощью компьютера. Технологическая цепочка: построение модели – формализация – алгоритм – программа – компьютерный эксперимент.

Программное обеспечение компьютера (его состав и назначение).

Задача на перевод десятичного числа в двоичное число.

Билет 14.

понятие алгоритма. Свойства алгоритмов. Возможность автоматизации деятельности человека.

Операционная система компьютера (назначение, состав, загрузка).

Задача на определение истинности составного высказывания.

Билет 15.

Разветвляющиеся алгоритмы. Команда ветвления.

Позиционные и непозиционные системы счисления. Запись чисел в позиционных системах счисления.

Задача на определение истинности составного высказывания.

Билет 16.

Циклические алгоритмы. Команда повторения.

Выполнение арифметических операций в двоичной системе счисления.

Задача на определение единиц измерения количества информации.

Билет 17.

Разработка алгоритмы методом последовательной детализации. Вспомогательные алгоритмы.

Информационное моделирование. Основные типы информационных моделей (табличные, иерархические, сетевые).

Задача на сложение двоичных чисел.

Билет 18.

Основы языка программирования (алфавит, операторы, типы данных и т.д.).

Статические информационные модели (модели состояния). Динамические информационные модели (модели поведения).

Задача на построение запроса при поиске информации в интернете.

Билет 19.

Текстовый редактор. Назначение и основные функции. Кодировки русских букв.

Информационные модели процессов управления.

Практическое задание на инсталляцию программного продукта.

Билет 20.

Графический редактор. Назначение и основные функции. Форматы графических файлов.

Формально-логические модели и математические модели.

Задача на построение информационной модели.

Билет 21.

Электронные таблицы. Назначение и основные функции.

Системы программирования. Интерпретации и компиляция.

Задача на построение информационной модели.

Билет 22.

Базы данных. Назначение и основные функции. Системы управление базами данных (СУБД).

Компьютерные вирусы: методы распространения, профилактика заряжения.

Практические задания на разработку Web-страницы с использованием инструментального средства.

Билет 23.

Глобальная сеть Интернет и ее информационные ресурсы (электронная почта, телеконференции, файловые архивы, Всемирная паутина).

Информация. Вероятностный подход к измерению количества информации.

Задача на построение блок-схемы простого алгоритма, записанного на естественном языке.

Билет 24.

Гипертекст. Технология WWW (World Wild Web).

Основы объектно-ориентированного программирования.

Практическое задание на определение информационной емкости различных носителей информации.

Билет 25.

Информатизация общества. Основные этапы развития вычислительной техники.

Структура глобальной компьютерной сети Интернет. Адресация в Интернат.

Практическое задание на преобразование формата графического файла.

БИЛЕТ 1

Вопрос 1

Технике. Информационная деятельность человека.

Информация – фундаментальная понятие, поэтому определить его исчерпывающим образом через какие-то более простые понятия невозможно. Каждый вариант определения информации обладает некоторой неполнотой. В широком смысле информация –это отражение реального (материального, предметного) мира, выражаемое в виде сигналов и знаков. Сигналы отражают физические (физически - химические) характеристики различных процессов и объектов.

Действия, выполняемые с информацией, называются информационными процессами. Информационные процессы можно разложить на три составляющие: хранение, передачу и обработку информации.

Объединение понятий (информация) и (управление) привело Н. Винера в 40-х гг. к созданию кибернетики, которая, в частности, впервые указала на общность информационных процессов в технике, обществе и живых организмах. Объекты живой природы, в отличие от неживой, обладают свойством обмена информацией, и реагировать на нее. Так, например, горы подвержены эрозии из-за неблагоприятных влияний ветра, солнца, дождя, но они не могут принять эту информацию к сведенью и использовать ее для выживания, в отличие, например, от зайцев, которые меняют свою окраску на белую, получив информацию из окружающего мира о наступление зимы. Пчела летит на запах цветка, является информацией для нее, летучие мыши ориентируются в пространстве, получая информацию с помощью ультразвуковой локации. Собака обладает прекрастными способностями к общению. Она получает и обрабатывает следующую информацию: если она совершает действия, которые от нее требует хозяин, он поощряет ее. Чтобы достичь желаемого, собака должна отбирать внешнюю информацию, необходимую для дальнейших действий. Она, например, связывать понятие (свой) с членами семьи хозяина и понятие (чужой) со всеми остальными людьми.

Использование понятие информации оказало существенное влияние на развитие современной биологии, особенно таких ее разделов , как нейрофизиология и генетика.

В технике программно-упровляемые станки работают, руководствуясь заложенной в них информацией- программой их работы ;автомат на вход в метро, получив информацию о том, опущен или не опущен жетон, соответственно пропускает или не пропускает человека;автопилот управляет самолетом в соответствии с заложенной в него программой.

Но лишь для человека, получаемая из внешнего мира, может становиться сведеньями, являющимися объектом осознанного хранения, обмена и преобразования. Информационные процессы всегда играли важную роль в жизни общества. Люди обмениваются устными сообщениями, записками, посланиями. Они передают друг другу просьбы, приказы, отчеты о проделанной работе, публикуют рекламное объявления и научным статьи, хранят старые письма, долго размышляют над полученными известиями или немедленно кидаются выполнить указания начальства. Большое значение для сохранения и развития культуры имеет передаче из поколения в поколение сказок, традиций, легенд, создание произведений живописи.

Вся жизнь человека постоянно связана с получением, накоплением и обработкой информации. Информация является предметом интеллектуальной деятельности человека, продуктом этой деятельности. Информация для человека –это знания, которое он получает из различных источников. Все, что знает каждый конкретный человек, он когда-то узнал от родителей, учителей, из книг, личного практического, опыта и сохранил в своей памяти. В свою очередь все, что написано в книгах, журналах, газетах, отражает знания авторов этих текстов, а потому это тоже информация.

Вопрос о классификации знаний - сложная научная проблема. Один из подходов к такой классификации заключается в делении ЗНАНИЙ на декларативные и процедурные.

К декларативным (от слова (декларация), что значит(утверждение), (сообщение)) относятся знания об определенных явлениях (Земля вращается вокруг Солнца), событиях (Пушкин родился в 1799 году), своих объектов(Байкал- самое глубокое в мире пресное озеро), зависимостях (квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов).

К процедурным относится знания о действиях, которое нужно предпринять для достижения какой-либо цели (как собрать радиоприемник, как решить квадратное управление, как вырастить помидоры, как лечить от простуды).

С тремя составляющими информационных процессов – хранением, передачей и обработкой информации- люди начали иметь дело давно, задолго до появления компьютеров.

Человек хранит информацию либо в собственной памяти (иногда говорят “в уме” ), либо на каких-то внешних носителях. Чаще всего- на бумаге. Те сведения, которое человек помнит, ему всегда доступны. Каждый человек помнит свой домашний адрес, номер телефона, а также адреса и телефоны близких людей. Если же понадобится адрес и телефон, который вы не помните, то поможет записная книжка или телефонный справочник.

Собственную память человека можно назвать оперативной памятью. Здесь слово (оперативный) является синонимом слова (быстрый). Заученные знания воспроизводятся человеком мгновенно. Собственную память еще можно назвать внутренней памятью, поскольку ее носитель- мозг- находятся внутри человеческого тела.

Записные книжки, справочники, энциклопедии, магнитные записи, по отношению к человеке являются внешними хранилищами информации. Чтобы воспользоваться информацией из внешнего источника, ее сначала нужно сделать оперативный (прочитать номер телефона), а потом использовать по назначению (набрать номер на аппарате). Оперативную информацию человек может забыть. Информация на внешних носителях хранится надежнее. Книги, записи можно рассматривать как расширение памяти человека, как нашу внешнюю память.

Человеку постоянно приходится участвовать в процессе передачи информации. Передача может происходить при непосредственном разговоре между людьми, через переписку, с помощью технических средств, связи: телефона, радио, телевидения. Такие средства связи называются каналами передачи информации.

В процессе передачи информация может искажаться или теряться, если информационные каналы плохого качества или на линии связи действуют помехи (шумы). Многие знают, как трудно общаться при плохой телефонной связи.

Процесс передачи информации всегда двусторонний: есть источник и есть приемник информации. Источник передает (отправляет) информацию, а приемник ее получает (воспринимает). Читая книгу или слушая учителя, ученик является приемником информации. Каждый человек постоянно переходит от роли источника к роли приемника информации.

Человеку почти непрерывно приходится заниматься обработкой информации. Вот несколько вариантов обработки:

Получение новой информации из данной путем математических вычислений или логических рассуждений (например, решение математической задачи, раскрытие следователем по собранным уликам);

Изменение формы представления информации +без изменения ее содержания (например, перевод текста с одного языка на другой, шифровка (кодирование) текста);

Упорядочение (сортировка) информации (например, упорядочение списков класса в алфавитном прядке по фамилиям учеников, упорядочение расписания поездов по времени отправления);

Поиск нужной информации в некотором информационном массиве (например, поиск номера телефона в телефонной книге, поиск перевода иностранного слова в словаре, поиск сведений о рейсе самолета в расписаний аэропорта).

Человек воспринимает информацию из окружающего мира с помощью своих органов чувств. Их пять: зрение, вкус, обоняние, осязание.

Более 90% информации поступает к нам через зрение и слух. Но и запахи, вкусовые и осязательные ощущения тоже несут информацию. Например, почувствовав запах гари, вы узналь, что на кухне сгорел обед, о котором забыли. На вкус вы легко узнаете знакомую пищу, на ощупь – знакомые предметы даже в темноте.

Информация, воспринимаемая человеком в речевой или письменной форме, называется (или знаковой) информацией. В самом деле. В письменном тексте содержатся буквы, знаки препинания, цифры и другие символы. Устная реч тоже складывается из знаков. Только эти знаки не письменные, а звуковы, они называются фонемами. Из фонем складываются слова, из слов – фразы. Между письменными знаками и звуками есть премая связь, поскольку письменность фиксируется на бумаге человеческую речь. Отдельные буквы или сочетание букв обозначают звуки речи, а знаки препинания – паузы, интонацию.

Человеческая речь и письменность тесно связаны с понятием языка. Язык – это знаковая система для представления информаций. Разговорные имеют национальный хорактер. Есть русский, английский, китайский, французкий и другие. Они называются естественными языками.

Кроме естест венных существуют формальные языки. Как правило, эти языки какой – нибудь профессии или области знаний. Например, матиматическую символику можно назвать формальным языком математике, нотную грамоту – формальным языком музыки.

Естественные языки носят национальный хорактер и имеют устную и письменную форму. Формальные языки – это, как правило, искусственный языки професионального общения.

Можно привести примеры способов языкового обмена информацией, заменяющих речь. Например, глухонимые люди заменяют жестикуляцией. Жесты дирижера передают информацию музыкантам. Судья на спортивной площадке пользуется определенным языком жестов, понятным игрокам.

Запахи, вкусовые и осезательные ощущения не сводятся к каким – то знакам, не могут быть переданы с помощью знаков. Безусловно, они несут информацию, поскольку мы их запоминаем, узнаем. Такую информацию называут образной информацией. К образной относится также информация , воспринимаемая через зрение и слух, но не сводящаяся к языкам (шум ветра, пение птиц, картины природы).

Хотя информация связана с материальным носителем, а ее передача – с затратами энергии, одну и ту же информацию можно хранить на различных материальных носителях (на бумаге, в виде фотографии, на магнитной ленте) и передоваться с различными энергетическими затратами (по почте, по телефону, с курьером), причем последствия (в том числе и материальные) пореданной информации совершенно не зависит от физических затрат на ее передачу. Например, легкое нажатие кнопки опускает тяжелый театральный занавес или взрывает большое здание, красный свет светофора останавливает поезд, а неожидонное неприятное известие может вызвать инфаркт. Поэтому информационные процессы не сводимы к физическим, и информация, наряду с материей и энергией, являются одной из фундаментальных сущностей окружающего нас мира.

Достижения в технике в 18-19 вв. практически целикомбыли связаны с успехами физики и химии. Благодоря имбыли созданы и успешно распространились различные преоброзователи материи и энергии: двигатели металлургические и химические производства, электрогенераторы. Эффективность их работы описывается с помощью физических понятий: мощности, грузоподъемности, количество вырабатываемой энергии. В 20 в. с развитии техники появилось устройство другого рода: средство связи, устройство автоматики, а с 40-х гг. –вычислительной техники. Начиная с последней трети 20 в. стали говорить об (информационном взрыве ), называя этими слова бурный рост объемов и потоков информации. В качестве средства для хранения, переработки и передачи информации научно- технический прогресс предложил обществу компьютер (электронное – вычислительную машину, Э. В. М).

Работа компьютера имитирует (моделирует) информационную функцию человека. Из сказанного выше следует, что имеются четыре основные информационной функции человека:

Прием (ввод) информации;

Запоминание информации (память);

Процесс мышления (обработка информации);

Передача (вывод) информации. Компьютер имеет в составе устройства, выполняющие эти функции мыслящего человека:

Устройство ввода;

устройство памяти;

процессор;

устройство вывода.

Такой состав устройств вычислительного автомата был впервые предложен в прошлом веке Чарльзом Бэббиджем. Все они имелись в проекте его Аналитической машины. ЭВМ, появился в середине 20 в., сохранили тот же состав устройств. Ч. Бэббидж первым выдвинул идею программного управления работой вычислительной машины. Программа содержит команды для процессора, который решает задачу, последовательно их выполняя.

Современный компьютер –это универсальное (многофункциональное) электронное программно- управляемое устройство для работ с информацией. Компьютер в современном обществе взяли управление на себя значительную часть работ, связанных с информацией. По историческим меркам компьютерные технологии обработки информации еще очень молоды и находятся в самом начале своего развития. Поэтому они называются новыми информационными технологиями- НИТ. Еще ни одно государство на Земле не создавало информационного общества. Существует еще много потоков информации, не вовлеченных в сферу действия компьютеров. Компьютерные технологии сегодня преобразуют или вытесняют старые, до компьютерные технологии обработки информации. Текущий этап завершается построением в индустриально развитых стран глобальных всемирных сетей для хранения и обмена информацией, доступных каждой организации и каждому члену общества. Надо только помнить, что компьютерам следует поручать, что они могут делать лучше человека, и не употреблять их во вред человеку, обществу.

Билет 1 24

Вопрос 2

Объектно-ориентированный подход в информационных технологиях.

Инкапсуляцией называется объединение в объекте его свойств и возможных над ним операций (методов).

Инкапсуляция. Объект, с одной стороны, обладает определенными свойствами, которые характеризуют его состояние в данный момент времени, а, с другой стороны, над ним возможны операции, которые приводят к изменению этих свойств.

Объектно-ориентированный подход позволяет объединить статическую модель, описывающую свойства объекта и динамическую модель, описывающую их изменения.

При этом подходе доступ к изменению свойств объекта возможен только через принадлежащие этому объекту методы. Методы «окружают» свойства объекта; говорят, что свойства «инкапсулированы» в объект.

Таким образом, в объектно-ориентированном программировании центральное место занимают объекты, которые объединяют в одно целое (инкапсулируют) свойства объекта и возможные над ним операции (методы).

Если говорить образно, то объекты—это существительные. Объектом являются, например, графический примитив Окружность. Свойства объекта, т.е. его качества и характеристики (например, координаты, цвет, радиус)-это прилагательные. Методы объекта, т.е. набор операций, которой он может выполнять (например, переместить, изменить цвет)-это глаголы объекты, инкапсулирующие одинаковый перечень свойств операций, объединяются в классы. Каждый отдельный объект является экземпляром класса. Экземпляры класса могут иметь отличающиеся значение свойств.

Например, файловая система компьютера может содержать сотни и тысячи файлов. Все файлы обладают одним и тем же набором свойств (имя, положение в файловой системе и др.) и операций (переименование, перемещение или копирование и др.) и образуют класс объектов файлы.

Каждый отдельный файл является экземпляром этого класса и имеет конкретные значения свойств (имя, местоположение и др.)

Наследование определяет отношение между классами, объекты класса- потомок обладают всеми свойствами и операциями объектов класса- родитель.

Наследование. В векторных графических редакторах изображение строится из графических примитивов (точка, линия, окружность др.).

Свойства операции (методы)

Координаты (x, y) перемещение

Цвет изменение цвета

Одним из графических примитивов является класс объектов точка. В классе точка каждый объект обладает определенными свойствами (координаты, цвет), над которыми возможны соответствующие операции (перемещение, изменение цвета). Класс объектов точка можно задать таблицей,

Из класса объектов точка можно получить новые класс объектов окружность, добавив новое свойство радиус и операцию изменения радиуса.

Все объекты класса Окружность наследуют свойства и операции класса .Точка называется класс-родитель, а класс Окружность – класс-потомок.

Полиморфизм в переводе с греческого означает «много форм» .одна и та же операция над объектами различных классов может выполняться различными методами.

Полиморфизм. Часто встречается ситуация, когда над объектами различных классов можно совершать одинаковые операции.

Так, в рассмотренном выше примере над объектами различных классов Точка и Окружность можно совершать одну и ту же операцию Переместить.

Для большинства классов объектов в среде Windows &Office (папки, документы, символы и др.) также характерен набор одних и тех же операций ( переименование, перемещение, копирование, удаление и т. д..).Такое единообразие очень удобно для пользователя.

Однако очевидно, что механизмы реализации этих операций неодинаковы для различных классов/.Например, для копирования папки необходимо совершить последовательность действий по изменению файловой системы, а для копирования символа внести изменения в документ. Эти операции будут выполняться различными программами, которые имеются, соответственно, в операционной системе Windows и в текстовом редакторе Word/

Таким образом реализуется полиморфизм, т. е. возможность проведения одних и тех же операций над объектами, принадлежащими различным классам, при сохранении индивидуальных методов их реализации для каждого класса.

Практическая реализация объектно-ориентированного подхода будет рассмотрена при изучении технологии объектно-ориентированного программирования на языке Visual Basic

Объектно-ориентированные языки програмирования.

Объектно-ориентированное програмирование является в настоящее время наиболее популярной технологией программирования. Объектно-ориентированное прогамирование является развитием технологии структурного программирования, однако имеет свои характерные черты.

Основной единицей в объектно-ориентированном программировании является объект, который заключает в себе, инкапсулирует как описывающие его данные (свойства), так и средства обработки этих данных (методы).

Объектно-ориентированное программироние 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.

Важное место в технологии объектно-ориентированного программирования занимает событие. В качестве событий могут рассматриваться щелчок кнопкой мыши на объекте, нажатие определенной клавиши, открытие документа и т.д. В качестве реакции на события вызывает определенная процедура, которая может изменить свойства объекта, вызывать его методы и т.д.

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.

Наиболее распространенными системами объектно-ориентированного визуального программирования являются Microsoft Visual Basic и Borland Delphi.

В среде Windows &Office в качестве программных объектов могут выступать приложения, документы и т.д. Каждый из этих объектов может является исполнителем алгоритмов. Команды объекту (исполнителю) могут дать либо другие объекты, функционирующие в данной системе, либо пользователь компьютера.

Для того чтобы объект в среде Windows &Office (например, приложение Word) мог автоматически выполнить алгоритм, необходимо записать его на том формальном языке, который этот объект «понимает». Таким языком является язык программирования Visual Basic for Application (VBA), который является ядром объектно-ориентированного языка программирования Visual Basic.

Объекты и их свойства

Объекты, обладающие одинаковыми наборами свойств и методов, образуют класс объектов. Так, в приложении Word существует класс объектов документ (Documents), который обладает такими свойствами как имя (Name), местоположением (File Name) и др. Объекты этого класса обладают также к определенным набором методов, например, открытие документа, печать документа, сохранение документа и т.д.

Класс объектов может содержать множество различных документов (экземпляров класса), каждый из которых имеет свое имя. Например, один из документов может иметь имя Проба. Doc

Объекты в приложении образуют некоторую иерархию. На вершине иерархии объектов находится приложение. Так, иерархия объектов приложения Word включает в себя следующие объекты, приложение, документ, фрагмент документа, символ и др.

Полная ссылка на объект состоит из ряда имен вложенных последовательно друг друга объектов. Разделителями имен объектов в этом раду являются точки, ряд начинается с объекта наиболее высокого уровня. Например, ссылка на документ проба. Doc в приложении Word будет выглядеть следующим образом,

Application. Documents («Проба. Doc»)

Однако делать каждый раз полную ссылку на объект необязательно. Ссылку на объект можно опускать, если этот объект является активным. Например, если приложение Word активно, достаточно сделать относительную ссылку на сам документ, documents («проба. doc»).

Билет 2

Вопрос 1

Информация и управление. Замкнутые и разомкнутые системы управления, назначения обратной связи.

в 1948 г. в США вышла книга американского математика Норберта Винера (кибернетика, или упровление и связь в животном и машине), которая провозгласила рождение новой науке – кибернетики. Не случайно время появления этого научного направления совпало с созданием первых ЭВМ. Н. Винер прадвидел, что использование ЭВМ для упровления станет одним из важнейших их приложений, а для этого потребуются глубоки теоретический анализ самого процеса упровления. С позиции кивернетики взаимо действие между упровляющим и упровляемым объектами рассматривается с информационной точки зрения. С этой позиции оказалось, что самые разнообразные процессы управления происходят сходным образом, подчиняются одним и тем же принципам.

Обсудим, что такое управленис с кибернетической точки зрения.

УПРАВЛЕНИЕ- это есть целенаправленное воздействие управляющего объекта на объект управления, осуществляемое для организации функционирования объекта управления по заданной программе.

Простейшая ситуация- два объеекта: один- управляющий, другой –управляемый. Например, человек и телевизор, хозяин и собака, светофор и автомобиль. В первом приближении взаимодйствие между такими объектами можно описать следующей схемой:

Управляющий объект

Управляемый объект

Управляющее воздействие

В приведенных программах управляющее воздействие производится в разной форме: человек нажимает клавишу или поворачивает ручку управления телевизором, хозяин голосом подает собаке команду, светофор разными цветами управляет движением автомобилей на перекрестке.

С кибернетической точки зрения все варианты управляющих воздействий следует рассматривать как управляющую информацию, передаваемую в форме команд. В примере с телевизором через технические средства управления передаются команды типа (включить – выключить), (переключить канал). Хозяин передает собаке команды голосом. Световые сигналы светофора шофер воспринимает как команды.

В данном выше определении сказано, что управление есть целенаправленный процесс, команды отдаются не случайным образом, а с вполне определенной целью. В простейшем случае цель может быть достигнута после выполнения одной команды. Для достижения более сложной цели бывает необходимо выполнить последовательность (серию) команд. Последовательность команд, приводящая к заранее поставленной цели, называется алгоритмом. В приведенных выше примерах телевизор, собака, автомобиль являются исполнителями алгоритма, направленных на вполне конкретные цели (посмотреть интересующую передачу, выполнить определенных задание хозяина, благоприятно проехать перекресток).

Итак, мы видим, что кибернетический подход объединяет как материальные, так и информационные процессы, в которых имеет место управление.

Если внимательно обдумать рассматриваемые примеры, то приходишь к выводу, что строго в соответствии со схемой на рис. 1 работает только система (светофор- автомобили). Светофор (не глядя) управляет движением машин, не обращая внимание на обстановку на перекрестке. Совсем иначе протекает процесс управлением телевизором или собакой. Прежде чем отдать очередную команду, человек смотрит на состояние объекта управления, на результат выполнения предыдущей команды. Если он не нашел нужную передачу на данном канале, то переключит телевизор на следующий канал; если собака не выполнила команду (лежать) хозяин повторит эту команду. Из этих примеров можно сделать вывод, что управляющий не только отдает команды, но и принимает информацию от объекта управления о его состоянии. Этот процесс называется обратной связью.

Обратная связь – это процесс передачи информации о состоянии объекта управления к управляющему объекту.

Управляющее воздействие

Управляющий объект

Управляемый объект

Управлению с обратной связью соответствует следующая схема:

Системы управления с обратной связью называются замкнутыми системами управления, а системы управления, не имеющие корректирующей обратной связи, - разомкнутыми.

В варианте управления без обратной связи алгоритм может представлять собой только однозначную последовательность команд. Например, алгоритм работы светофора:

Красный –желтый –зеленый –красный – желтый –зеленый и т. д.

Такой алгоритм является линейным, или последовательным.

При наличии обратной связи алгоритм может быть более гибким, допускающий альтернативы и повторения. При этом сам управляющий должен быть достаточно (интеллектуальным) для того, чтобы, получив информацию по обратной связи, проанализировать ее и принять решение о следующей команде. Во всех случаях, где управляющим является человек, это условие выполнено.

Если место светофора на перекрестке дорог работает милиционер –регулировщик, то управление движением станет более рациональным. Регулировщик следит за скоплением машин на пересекающихся дорогах и дает (зеленую улицу) в том направлении, в котором в данный момент это нужнее. Нередко из-за (безмозглого) управления светофора на дорогах возникают (пробки), и тут непременно приходит на помощь регулировщик.

Таким образом, при наличие обратной связи и (интеллектуального) управляющего, алгоритмы управления могут иметь сложную структуру, содержавшую альтернативные команды (ветвления) и повторяющиеся команды (цикл).

Системы, в которых роль управляющего поручает компьютеру, называются автоматическими системами с программным управлением. Для функционировании такой системы, во-первых, между ЭВМ и объектом управления должна быть обеспечена прямая и обратная связь, во-вторых, в память компьютера должна быть заложена программа управления (алгоритм, записанный на языке программирования). Поэтому такой способ управления называют программным управлением.

Еще раз сформулируем суть кибернетического подхода к процессу управления:

управление есть информационное взаимодействие между объектом управления и управляющей системой;

управляющая информация передается по линии прямой связи в виде команд управления;

по линии обратной связи передается информация о состоянии объекта управления;

последовательность управляющих команд определяется алгоритмом управления;

без учета обратной связи алгоритм может быть только линейным, при наличии обратной связи алгоритм может иметь сложную структуру, содержавшую ветвления и циклы.

Кибернетика по такой схеме описывает управления в технических системах, в живом организме и даже в человеческом обществе.

Билет 2

Вопрос2

Технология логического программирования. Отличие логических языков программирования от алгоритмических языков программирования.

Представление о логических моделях

Наша жизнь представляет собой непрерывную цепь больших и маленьких логических проблем. Путем рассуждений и выводов мы принимаем решение, т.е. моделируем свое дальнейшее поведение.

Логические модели помогают разрешить не только житейские, но и научные проблемы.

Логические модели это модели, в которых на основе анализа различных условий принимается решение.

Таким образом, логические модели основываются на рассуждениях и операциях с ними. При этом, само собой разумеется, учитываются и бесспорные истины, день сменяет ночь, человек не может быть одновременно в двух местах, сын всегда моложе отца и т.п.

Перед учеными, исследователями нередко встает задача сделать определенные заключения на основании множества разобщенных данных и фактов. И тут им не помощь приходят логические модели.

Обычно выдвигается рабочая гипотеза, которая проверяется сопоставлениями, сравнениями исходных данных и промежуточных данных и промежуточных результатов, прибегая к помощи логических рассуждений. Если теоретические выводы противоречат исходным фактам, бесспорным истинам или поставленным условиям, то выдвигается другая гипотеза и рассуждения повторяются снова и снова, пока в конце концов не принимается верное решение или не формулируется однозначный ответ.

Логические высказывания и условия.

Человеческая речь состоит из рассуждений (высказываний). Высказывания несут в себе конкретное смысловое содержание (то, о чем в них говорится). Но можно рассматривать их с точки зрения правдивости, правда ли то, о чем говорится. В этом случае, что высказывание может принимать два значения, «истина» и «ложь». Например, высказывание «Земля состоит на трех китах» ложно, а высказывание «Земля вертится» истинно. Высказывания, рассматриваемые с точки зрения их истинности и ложности, называются логическими высказываниями. Еще древние философы размышляли над правилами построения логических верных рассуждений.

От правильности или ложности высказывания часто зависит наше дальнейшее поведение. Например, выражение «на улице дождь» может быть и истинным и ложным, поэтому в конкретной ситуации предполагает различные действия, «если на улице дождь, возьми зонт». Естественно, если дождя нет , то зонт брать не надо. Рассуждения, мы сталкиваемся с тем, что в обычной жизни называется условием, «если хорошо закончишь четверть, то пойдешь в поход», «если среднесуточная температура воздуха ниже 80С, пора начинать периодическое протапливание помещений». В приведенных примерах после слова «если» указано условие, по которому принимается решение. Таким образом, анализируя условия можно строить ту или иную модель поведения.

Условием называется логическое высказывание, которое может принимать два значения, истина и ложь. В зависимость от его значения определяется дальнейший ход действий.

В математике и технике условия формулируются более строго и содержат специальные операции сравнения (больше, меньше, равно)примеры использования условий в математике, «если X>0, то модуль числа равен самуму числу», «если в линейной функции y=kx+b коэффициент b=0, то прямая проходит через начало координат».

Анализ условий используется в различных областях техники, «если температура воды 1000С, то вода переходит в газообразное состояние», «если плотность тела больше 1000кг/м3, то оно тонет в воде».

Итак, чтобы сделать выбор, надо проанализировать условие. В общем случае схема может выглядеть так, «если условие выполняется, то» или «если условие выполняется, то…в противном случае…»

Чтобы узнать, истинно или ложно условие, удобно сформулировать его в форме вопроса, на который можно ответить коротко и точно, «да» или «нет». Например, на вопрос «выбранный шар белый?» следует ответить «да» только в том случае, если шар белый. В любом другом случае (шар красный, зеленный, серо-буро-малиновый) следует ответить «нет».

Нельзя допустить двусмысленности в формулирование вопроса. Вопрос, «вы не одобряете деятельность администрации?» является некорректным, т.к. непонятно, как на него ответить, «да! На одобряю!» или «нет! Не одобряю!».

Логические операции

Условие является простым, если сразу модно однозначно ответить на вопрос-«да» или «нет». Но существуют и сложные условия, состоящие из нескольких простых, каждое из которых может быть истинным и ложным.

В жизни мы часто пользуемся сложными условиями. Например, ребенок ставит условия родителям, «если купите мне велосипед и ролики, я постараюсь хорошо учится».

Совершенно ясно, что ребенок обещает учится хорошо только при одновременном выполнении двух условий (если будут и велосипед и ролики).

Другой пример, для успешной сдачи экзамена нужны знания или везение.

Из этого примера следует, что успех на экзамене обеспечен, если человек хорошо подготовлен, или он «везунчик», или и то и другое вместе.

Таким образом, в жизни простые условия часто объединяются в более сложные с помощью союзов И, ИЛИ. По аналогии с жизнью, самыми распространенными логическими операциями являются операции «ИЛИ» (логическое сложение) и «И» (логическое умножение).

Билет3

Вопрос1

Язык и информация. Естественные и формальные языки.

Как всякий инструмент, язык требует правильного обращения. Только в этом случае можно гарантировать получения с его помощью необходимую и достоверную информацию.

Предположим, что один человек рассказывает другому содержание какого-нибудь кинофильма. Его собеседник не знает содержание этого фильма или иными словами, его предметной области. От рассказчика он узнает только имена предметов, о которых идет речь. Его задача состоит в том, чтобы понять, о чем этот кинофильм или иначе говоря соответствием имя с некоторыми предметами. Если он этого делать не сможет, то он либо не поймет, о чем ему говорит собеседник, либо поймет неправильно. Это зависит от многих причин в частности от того, насколько собеседники владеют языком, насколько однозначно они понимают смысл отдельных слов. Может случится и так, что собеседник вообще не знаком с предметом рассказа. Например, попробуйте объяснить, человеку который некогда не видел телевизор, а вы будите ему объяснять построение его системы.

Важнейшим методом в передачи информации является ее кодирование и декодирование. В настоящие время существуют несколько универсальных приемов кодирования информации. Одним из самых важных, играющую большую роль в информатике и компьютерной технике приемов – это кодирование помощью «0» и «1». Этот способ настолько универсален, что с его помощью можно кодировать, например, рисунки, те клетки в которые попал рисунок, обозначим «1», а все остальное «0».

В результате получится код рисунка, который можно представить в памяти компьютера.

Настолько важно, чтобы собеседник правильно вас понимал. Это становится особенно важным, когда «собеседник» является компьютер, который не может ничего «домыслить» и понимает всю представленную информацию, компьютер должен суметь ее переработать, то есть быть в состоянии совершить определенные действия.

Естественные языки – это в основном носят национальный характер.

Формализованные языки. Познавая окружающий мир, человек наделяет предметы и явления именами. Это приводит к тому, что в сознании людей объект замещается именем, от которого требуется лишь одно, помочь опознать названный объект.

Возможность принципиального разделения предмета и его имени есть основной тезис формализации. Проиллюстрировать его можно очень простым примером. Если мы напишем слово «корова» то это вовсе не то же, что известное всем животное. Можно стереть у этого слова букву «а» и это не будет означать, что самой корове отрезали хвост. Сегодня это мысль кажется почти очевидной. Однако, чтобы прети к ней, потребовалось столетия.

Появление самой идеи компьютера стало возможным только после того, как было полностью осознано значение основного тезиса формализация. Еще совсем недавно люди считали, что имя неотделимо от обозначаемого им объекта.

Возможность принципиального разделения изучаемого объекта и его имени (знака) позволяет рассматривать язык (систему языков) как универсальную модулирующую среду. Естественный язык представляет самое широкие возможности для моделирования. Однако неоднозначность понимания многих языковых конструкций нередко создает трудности. Например, если работу дана на русском языке «взять большой красный шар», то он может действовать двояко, взять данный красный шар или начать перебирать имеющиеся красные шары. Следовательно, чтобы использовать язык для построения моделей, особенно таких которые в дальнейшем будут исследоваться с помощью компьютера, он должен предварительно уточнен, или как иначе говоря, формализован.

Б4 Б5

Вопрос1

двоичное кодирование информации.

Система счислений- совокупность правил наименования и изображения чисел с помощью набора символов, называемых цифрами. Система счисления делится на позиционные и непозиционные. Пример непозиционной системы счисления- римская, к позиционным системам счисления относится двоичная, десятичная, восьмеричная, шестнадцатеричная. Здесь любое число записывается последовательностью цифр соответствующего алфавита, причем значение каждой цифры зависит от места (позиции), которое она занимает в этой последовательности. Например, в записи 555, сделанной в десятичной системе счисления, использована одна цифра 5, но в зависимости от занимаемого ею места она имеет разное количественное значение- 5 единиц, 5 десятков, 5 сотен. Поэтому справедливы равенства (подстрочные индексы применим для указания, в какой системе счисления записано число).

555,5₁₀=5*10²+5*10¹+5*10⁰+5*10^-1,

11,01₂=1*2¹+1*2⁰+0*2^-1+1*2^-2

рассмотрим арифметические действия в двоичной системе счисления. Сначала отметим, что 1₂+1₂=10₂. Почему? Во-первых, вспомним, как в привычной десятичной системе счисления появилась запись 10. К количеству, обозначенному старшей цифрой десятичного алфавита 9, прибавим 1. Получится количество, для обозначения которого одной цифрой в алфавите цифр уже не осталось. Приходится для полученного количества использовать комбинацию двух цифр алфавита, то есть представлять данное количество наименьшим из двухразрядных чисел: 9₁₀+1₁₀=10₁₀ . Аналогичная ситуация складывается в случае двоичной системы счисления. Здесь количество, обозначенное старшей цифрой 12 двоичного алфавита, увеличивается на единицу. Чтобы полученное количество представить в одной системе счисления, также приходится использовать два разряда. Для наименьшего из двухразрядных чисел здесь тот же единственный вариант 102, во-вторых, важно понять, что 10₂ 10₁₀ . строго говоря, в двоичной системе счисления это и читать надо не «десять», а «один ноль». Верным являются соотношение 10₂=2₁₀ . здесь слева и справа от знака равенства написаны разное обозначения одного и того же количества. Это количество просто записано с использованием алфавитов разных систем счисления- двоичная и десятичная. Вроде, как мы на русском языке скажем «яблоко», а на английском про тот же предмет –«apple», и будем правы в обоих случаях.

Сложение в двоичной системе счисления. После этих предварительных рассуждений запишем правило выполнения в двоичной системе счисления арифметического сложения одноразрядных чисел,

0+0=0 1+0=1 0+1=1 1+1=10.

С
ледовательно, используя известное запоминание в уме при переносе переполнения в старший разряд, получаем,

Вычитание в двоичной системы счисления. Исходя из того, что вычитание есть действие, обратное сложению, запишем правило арифметического вычитания одноразрядных чисел в двоичной системе счисления,

0-0=0 1-0=1 1-1=0 10-1=1.

Используя это правело можно проверить правильность произведенного выше

сложения вычитание из полученной суммы одного из слагаемых. При этом, чтобы вычислить в каком-либо разряде единицу из нуля, необходимо «занимать» недостающее количество в соседних старших разрядах (так же, как в десятичной системе счисления поступают при вычитании большого числа из меньшего).

Умножение в двоичной системе счисления. Правила умножения одноразрядных двоичных чисел наиболее очевидны,

0*0=0 1*0=0 0*1=0 1*1=1.

В
таком случае, записывается столбиком процесс умножения двух много разрядных двоичных чисел, получим следующий результат,

Затем, что при решении этого примера понадобилось в каждом разряде найти сумму четырех одноразрядных двоичных чисел. При этом мы учли, что в двоичной системе счисления.

1+1+1=10+1=11,

1+1+1+1=11+1=100.

Д
еление в двоичной системе счисления осуществляется так же как и в десятичной, с использованием умножения и вычитания,

Перевод числа из десятичной системы счисления в двоичную (1 способ). Известно, что в десятичной системе счисления 1+1+1=3, а 1+1+1+1=4, следовательно,

3₁₀=11₂, 4₁₀=100₂.

Очевидно, что прибавлять по единице, чтобы найти представление любого десятичного числа в двоичной системе счисления, нерационально. Не приводя обоснований и общих правил перевода представления числа из одной позиционной системы счисления в другую, ограничимся краткими примерами.

Перевод целых чисел. Пусть требуется найти представление числа 12₁₀ в двоичной системе счисления (задание может быть сформулированное и так, перевести число12 из десятичной в двоичную систему счисления, или 12₁₀X₂, где X искомое представление).

П


оступаем следующим образом, делим, начиная с 12, каждое получающееся частное на основание системы, в которую переводим число, то есть на 2. Получаем.

Затем в направлении, указанном стрелкой, начиная с последнего частного (в нашем случае она всегда будет равна1), записываемого в старший разряд формируемого двоичного представления, фиксируем все остатки. В итоге получаем ответ 12₁₀=1100₂ . .

П
еревод десятичных дробей, меньше единицы. Если указанный перевод необходимо осуществить для числа меньше единицы, допустим для 0,25, то схема наших действий изменится,

Для удобства проведем вертикальную линию, отделяющую целую часть от дробной. Умножим оказавшуюся слева дробную часть на 2. Результат записываем на следующей строке, причем оставляем справа от вертикали столько разрядов, сколько было у исходной дробной части. Так как при этом произведениеравно50, то разряд слева от вертикали записываем 0. Повторяем процесс умножение на 2 числа, стоящего справа от вертикали. Результат умножения 50*2=100. Следовательно, при записи результата в следующую строку схема справа от вертикали оказываются два нуля, а единица переносится в разряд слева от вертикали. На этом процесс умножения на 2 в данном примере заканчивается, так как мы уже получили точный ответ. Ответ образует число, прочитываемое слева от вертикали направлении, указанном стрелкой (сверху вниз). Очевидно, что, если продолжать умножение дальше, мы должны были бы умножать на 2 нули справа от вертикали и, следовательно, в каждой строке слева от вертикали записывать только нули. Это были бы незначащие нули в получаемой дроби. Поэтому, получив в результате серии умножений на 2 справа от вертикали одни нули, мы заканчиваем процесс перевода десятичного дробного числа меньше единицы в двоичную систему счисления и записываем ответ 0,25₁₀=0,01₂.

П
онятно, что гораздо чаще мы встречаем такую исходную десятичную дробь, когда умножение на 2 чисел, стоящих справа от вертикали, не приведет к появлению там один лишь нулей. Пусть, например, по условию задачи требуется перевести в двоичную систему счисления десятичную дробь 0,3. Поступаем описанным выше образом,

В этом случае точный ответ не может быть получен, так как процесс перевода приходится оборвать и записать с некоторой заданной точностью приблизительный ответ (конкретно в этом примере- до тех знаков после запятой), 0,3₁₀≈0,010₂ .

Перевод десятичных дробей больше единицы. В этом случае необходимо, отделив в исходном десятичном числе целую и дробную часть, провести для каждой из них независимый перевод в двоичную систему счисления указанным способом. Рассмотрим два примера, используя уже полученные результаты,

А) 12,25₁₀=12₁₀+0,25₁₀=1100₂+0,01₂=1100,01₂

Б) 12,3₁₀=12₁₀+0,3₁₀≈1100₂+0,010₂≈1100,010₂

В примере а) ответ получен точным, тогда как в примере б)из-за приблизительности перевода дробной части окончательный ответ получится также приближенный.

Наконец, остановимся на преимуществах и недостатках использования двоичной системы счисления по сравнению с любой другой позиционной системой счисления. К недостаткам относится длина записи, представляющей двоичное число. Основные преимущества- простота совершаемых операций, а также возможность осуществлять автоматическую обработку информации, реализуя только два состояния элементов компьютера.

Билет4

Вопрос2

Магистрально- модульный принцип построения компьютера.

Компьютер ЭВМ- это универсальный многофункциональное электронное программно- управляемое устройство для хранения, обработки и передачи информации.

Архитектура ЭВМ- это общее описание структуры и функции ЭВМ на уровне, достаточном для понимание принципов работы и системы команд ЭВМ. Архитектура не включает в себя описание деталей технического и физического устройства компьютера (4).

Основные компоненты архитектуры ЭВМ: процессор, внутренняя (основная) память, внешняя память, устройства ввода, устройство вывода.

Самым массовым типов ЭВМ: процессов внутренняя (основная) память, внешняя память, устройства ввода, устройства вывода.

Самым массовым типом ЭВМ в наше время является персональный компьютер (ПК). ПК- это малогабаритная ЭВМ, предназначена для индивидуальной работы пользователя, оснащения удобным для пользователя (дружественным) программным обеспечением.

Практически все модели современных ПК имеют магистральный тип архитектуры (в том числе самые распространенные в мире IBM PC и Apple Macintosh). Ниже представлена схема устройства компьютеров, построенных по магистральному принципу.

Процессор

Внутренняя помять.

Информационная магистраль (шина данных +адресная шина + шина управления)

Монитор

дисковод

клавиатура

Принтер

Мышь

Сканер

Модем

Периферийные устройства

Назначение процессора:

управлять работой ЭВМ по заданной программе;

выполнить операции обработки информации.

Память компьютера делится на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя память ПК включает в себя оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянно запоминающее устройство (ПЗУ).

ОЗУ – быстрая, полупроводниковое, энергозависимая память. В ОЗУ хранится исполняемая в данный момент программа и данные, с которыми она непосредственно работает.

ОЗУ- это память, используемая как для чтения, так и для записи информации. При отключении электропитания информация в ОЗУ исчезает (энергозависимость).

ПЗУ- это быстрая, энергонезависимая память. ПЗУ-это память, предназначена только для чтения. Информация заносится в нее один раз (обычно в заводских условиях) и сохраняется постоянно (при включенном и выключенном компьютере). В ПЗУ хранятся информация, присутствие которой постоянно необходимо в компьютере, обычно это компоненты операционной системы (программы контроля оборудования, программа первоначальной загрузки ЭВМ и пр.).

Информационная связь между устройствами компьютера осуществляется через информационную магистраль (другое название- общая шина). Магистраль это кабель, состоящий из множества проводов. По одной группе проводов (шина данных) передается обрабатываемая информация, пот ней передаются управляющие сигналы (например, сигнал готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др.). количество одновременно передаваемых по шине бит называется разрядностью шины. Всякая информация, передаваемая от процессора к другим устройствам по шине данных, сопровождается адресом, передаваемым по адресной шине (как письмо сопровождается адресом на конверте). Это может быть адресная ячейка в оперативной памяти или адрес (номер) периферийного устройства.

В современном ПК реализован принцип открытой архитектуры. Этот принцип позволяет менять состав устройства (модулей) ПК. К информационной магистрали могут подключится периферийные дополнительные устройства, одни модели устройств могут замениться на другие. Возможно увеличение внутренней памяти, замена микропроцессора на более совершенный. Аппаратное подключение периферийного устройства к магистрали осуществляется через специальный блок- контролер (другие названия – адаптер). Программное управление работой устройства производится через программу – драйвер, которая является компонентой операционной системы. Следовательно, для подключения нового периферийного устройства к компьютеру необходимо использовать соответствующий контроллер и установить в ОС подходящий драйвер.

Билет 5

Вопрос 2

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

Процессор – центральное устройство компьютера.

Назначение процессора:

управлять работой ЭВМ по заданной программе;

выполнять операции обработки информации.

Микропроцессор (МП)- это сверхбольшая интегральная схема, которая реализует функции процессора ПК. Микропроцессор создается на полупроводниковом кристалле (или нескольких кристаллах) путем применения сложной микроэлектронной технологии.

Возможности компьютера как универсального исполнителя по работе с информацией определяются системой команд процессора. Эта система команд представляет собой язык машинных команд (ЯМК). Из команд ЯМК составляются программы управления работой компьютера. Отдельная команда определяет отдельную операцию (действие) компьютера. В ЯМК существуют команды, по которым выполняются арифметические и логические операции, операции управления последовательностью выполнения команд, операции данных из одних устройств памяти в другие и пр.

В состав процессора входят следующие устройства: устройство управления (УУ), арифметико-логические устройство (АЛУ), регистры процессорной памяти.

УУ управляет работой всех устройств компьютера по заданной программе. (Функцию устройства управления можно сравнить с работой дирижера, управляющего оркестром).(Своеобразной “партитурой” для УУ является программа).

АЛУ- вычислительный инструмент процессора. Это устройство выполняет арифметические и логические операции по командам программы.

Регистры – это внутренняя память процессора. Каждый из регистров служит своего рода черновиком, используя который процессор выполняет расчеты и сохраняет промежуточные результаты. У каждого регистра есть определенное назначение. В регистр-счетчик команд (С. ч. К) помещается адрес той ячейки памяти ЭВМ, в которой хранится очередная исполняемая команда программы. В регистр команд (РК) помещается эта команда на время ее исполнения команды. Полученный результат, может быть переписан из регистра в ячейку ОЗУ.

Характеристики процессора.

тактовая частота.

Процессор работает в тесном контакте с микросхемой, которая называется генератором тактовой частоты (ГТЧ). ГТЧ вырабатывает периодические импульсы, синхронизирующие работу всех узлов компьютера. Это своеобразный метроном внутри компьютера. В ритме этого матрона работает процессор. Тактовая чистота равна количеству тактов в секунду. Такт-это промежуток времени между началом подачи текущего импульса и началом подачи следующего. На выполнение процессором каждой операции отводятся определенное количество тактов. Ясно, что если метроном стучит быстрее, то и процессор работает быстрее. Тактовая частота измеряется в мегагерцах- МГц. Частота в 1 МГц соответствует миллиону тактов в 1 секунду. вот некоторые характерные тактовые частоты микропроцессоров: 40 МГц, 60 МГц.

разрядность процессора.

Разрядностью называют максимальное количество разрядов двойного кода, которые могут обрабатываться или передоваться процессором одновременно. Разрядность процессора определяется разрядностью регистров, в которые помещаются обрабатываемые данные. Например, если регистр имеет размер 2 байта, то разрядность процессора равна 16(8*2).

Ячейка – это группа последовательных байтов ОЗУ, вмещающая в себя информацию доступную для обработки отдельной командой процессора. Содержимое ячейки памяти называется машинным словом. Очевидно, размеры ячейки памяти и машинного слова равен разрядности процессора. Обмен информацией между процессором и внутренней памятью производится машинными словами.

Адрес ячейки памяти равен адресу младшего байта (байта с наименьшим номером), входящего в ячейку. Адресация как байта, так и ячеек памяти начинается с нуля. Адреса ячеек кратны количеству байтов в машинном слове (изменяются через 2, или через 4, или через8). Еще раз подчеркнем : ячейка –это вместилище информации, машинное слово –это информация в ячейке.

Адресное пространство.

По адресной шине процессор передает адресный код- двоичное число, обозначающее адрес памяти или внешнего устройства, куда направляются информация по шине данных. Адресное пространство- это диапазон адресов(множество адресов), к которым может обратиться процессор , используя адресный код.

Если адресный код содержит n бит, то размер адресного пространства равен 2ⁿ байтов. Обычно размер адресного кода равен количеству линий в адресной шине (разрядность адресной шины). Например, если компьютер имеет 16- разрядную адресную шину, то адресное пространство равно 2¹⁶=64 Кб, а при 32-разрядной адресной пространство равно 2³²=64 Кб.

Примеры характеристик микропроцессоров:

МП intel-80386: пространство- 232 байта=4Гб, разрядность-32, тактовая частота- от 25 до 40 МГц;

МП Pentium: адресное пространство-232 байта=4Гб, разрядность-64Гб, тактовая частота- от 60 до 100 МГц.

Билет6

Вопрос1

количество информации, единица измерения количества информации.

Уже в процесс зарождения человеческого общества возникла необходимость согласования совместных действий (добывание пищи, охота, отражение врагов и др.), что предполагает средства общения между членами коллективных действий. Вначале это были жесты, мимика, отдельные звуки, а затем- устная и письменная речь, средства связи. Люди стали иметь возможность обмениваться сведениями, опытом знаниями между собой, а также передавать все это, что сегодня называется информацией, из поколения в поколение. Мы получаем информацию из окружающего мира с помощью органов чувств и путем обработки ее нашим мозгом.

Сообщения и информация – это центральные понятия информатики. Хотя в обыденной жизни эти понятия употребляются как синонимы, но в более строгом пономании между ними есть опредиленные отличия. Эти отличия проявляются уже в токой фразе, “из этого сообщения я не получил никакой информации”.

Поэтому можно опредилить следующие отношения между этими понятиями, информация передается посредством сообщения. Следует отметить, что понятие “информация” является достаточно широким. И поэтому затруднени опредиление его, в строгом смысле, через более широкое понятия. В этом случае понимания понятия идет через описание его свойств и отношений с другими понятиями.

Все, что делает человек, так или иначе связано с использованием информации, и эти объемы информации, которые необходимо обработать человеку, резко возросли (информационный взрыв). Необходимость обработки больших объемов информации с большой оперативностью (быстротой) потребовала создания специальных устройств- электронных вычислительных машин (компьютеров). Наука, изучающая законы и методы получения, обработки, накопления, передачи информации с помощью ЭВМ, называется информатикой.

Однако информационные потоки имеют и у животных, насекомых, птиц. Изучение законов передачи и использования информации в биологических, технических, социальных , и ддругих системах занимается другая наука- кибернетика, которая тесно связана с информатикой.

Для опредиления количества информации используется единица измерения –бит (от англ. Bit, образовано от сочетания binary digit—двоичная цифра). Один бит – количество информации, содержащееся в сообщении «да» или «нет» (в двоичном коде «1» и «0»).

Так как бит – это наименьшее количество информации, то для измерения больших объемов применяются более крупные единицы измерения. Отношение между единицами следующее.

1байт- 8 бит

1килобайт (КБайт)- 2610бита==1024 байта

1мегабайт (Мбайт)- 1024 КБайт

1гигабайт (Гбайт)- 1024 Мбайт

«кило» с системе измерений (система СИ) обозначает число 1000, но в вычислительной технике это 1024 байта. Поэтому, если говорят, «64 Кбайта», то это означает 64*1024 или 65536 байтов. Мегабайт, в свою очередь, обозначает 1024*1024 или 1048576 байтов. В этих же единицах (а именно, байт, КБайт, Мбайт, Гбайт) измеряются и объемы памяти в компьютере.

Билет 6

Вопрос 2

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

Сохранение информации для его последующего ее использования или передачи другим людям всегда имело определяющие значение для развития человеческой цивилизации. До появления ЭВМ с этой целью человек научился использовать великое множество средств: книги, фотографии, магнитофонной записи и др. возросшие к концу 20 в. потоки информации, необходимость сохранения ее в больших объемах и появление ЭВМ способствовали разработки и применению носителей информации, обеспечивающих возможность долговременного ее хранения в более компактной форме. К таким носителям относятся гибкие и жесткие магнитные диски и так называемые диски CD-ROM. Существенное значение имеют их показатели, как информационная емкость, время доступа к информации, надежность ее хранения, время базовной работы.

Устройства которые обеспечивают запись информации на носители, а также ее поиск и считывание в оперативную память, называют накопителями (дисководами).

В основу записи, хранения и считывания информации положены два принципа- магнитный и оптический, которые обеспечивают сохранение информации и после выключение компьютера.

В основе магнитной записи лежит цифровая информация (в виде нулей и единиц), преобразованная в переменный электрический ток, который сопровождается переменным магнитным полем. Магнитное покрытие диска представляет собой множество мельчайших областей спонтанной намагниченности (доменов). Злектрические имульсы, поступая на головку дисковода, создают внешнее магнитное поле, под воздействием которого собственные магнитные поля доменов ореинтируются в соответствии с его направлением. После снятия внешнего поля на поверхности дисков в результате записи информации остаются зоны остаточной намагниченности, где намагниченный участок соответствует 1, а ненамагниченный-0. При считывании информации намагниченные участки носителя вызывают в головке дисковода импульс тока (явление электромагнитной индукции).

Среди магнитов дисков (МД) используется гибкие и жесткие.

Гибкие МД (ГМД) предназначены для переноса документов и программ с одного компьютера на другой, хранение архивных копий (билет №6) и информации, не используемой постоянно на компьютере. Гибкий МД диаметром 5,25 дюйма (133мм) в настоящее время может хранить до 1,2 Мб информации. Такие диски двусторонние, повышенной плотности записи. Скорость вращения диска, находящегося в конверте из тонкой пластмассы, - 300-360 об/мин. ГМД диаметром 3,5 дюйма (89мм) имеют емкость 1,4Мб. Защита магнитного слоя является особенно актуальной, поэтому сам диск спрятан в прочный пластмассовый корпус, а зона контакта головок с его поверхностью закрыта от случайных прикосновений специальным шторкам, которая автоматически отодвигается только внутри дисковода.

Контролер дисковода включает двигатель вращения, проверяет, закрыт или открыт вырез, запрещающий операции записи, устанавливает на нужное место головку чтения/записи.

Жесткий магнитный диск (ЖМД), или винчестер, предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, текстовых редакторов и т. д. Современный ЖМД имеют скорость вращения от 3600 до 7200 об/мин. Это может быть стеклянный диск (металлической поверхностной пленкой, например, кобальтовой), не чувствительной к температуре, с плотностью записи на 50% выше, чем у диска из алюминия. Последние разработки позволяют обеспечить плотность записи 10 Гбит на квадратный дюйм, что в 30 раз больше обычной. Головка при вращении находится над диском на расстоянии 0,13 микрона (в 1980 г. - 1,4 микрона). Жесткие магнитные диски –это часто несколько дисков на одной оси, головки считывания/записи передвигаются сразу по всем поверхностям. Информационная емкость - до800 Мб- 9Гб.

Любой магнитный диск первоначально к работе не готов. Для приведения его в рабочее состояние он должен быть отформатирован т. е. Должна быть создана структура диска. Структура ГМД- это магнитное концентрические дорожки, разделенные на сектора, помеченные магнитными метками, а у ЖМД есть еще и цилиндры- совокупность дорожек, расположенных друг над другом на всех рабочих поверхностях дисков. Все дорожки магнитных дисков на внешних цилиндрах больше, чем на внутренних. Следовательно, при одинаковом количестве секторов на каждой из них плотность записи на внутренних дорожках должно быть больше ,чем на внешних. Количество секторов, емкость сектора, а следовательно, и информационная емкость диска зависит от типа дисковода и режима форматирования, а также от качества самих дисков.

Диски CD-ROM (Compact disk read memory) обладает емкостью до 3Гб, высокой надежностью хранения информации, долговечностью ( прогнозируемый срок его службы при качественном исполнении – 30-50 лет). Диаметр диска может быть как 5,25дюйма, так и 3,5. Процесс изготовления состоит из нескольких этапов. Начало подготавливают информацию для мастер- диска (первого образца), изготавливает его и матрицу тиражирования. Принцип записи и считывания – оптический. Закодированная информация наносится на мастер- диск лазерным лучом, который создает на его поверхности микроскопические впадины, разделяемые плоскими участками. Цифровая информация представляет чередование впадин (не отражающих пятен) и отражающих свет островков. Копии негатива мастер- диска (матрицы) используются для прессования самих компакт-дисков. Тиражированный компакт- диск состоит из поликарбонатной основы, отражающего и защитного слоев. В качестве отражающей поверхности обычно используется тонко напыленный алюминий. В отличие от магнитных дисков, дорожки которых представляют собой концентрические окружности,CD-ROM имеет всего одну физическую дорожку в форме спирали, идущей от наружного края диска к внутреннему.

Считывание информации с компакт- диска происходит при помощи лазерного луча, который попадая на отражающий свет островок , отклоняется на фотодетектор, интерпретирующий его как двоичную единицу. Луч лазера, попадающий во впадину, рассеивается и поглощается – фотодетектор фиксирует двоичный ноль.

В то время как все магнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту т.е. с неизменной угловой скоростью , CD-ROM вращается с переменной угловой скоростью чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении. Таким образом, чтение внутренних секторов осуществляется при большем числе оборотов, чем чтение наружных. Именно этим объясняется довольно низкая скорость доступа к данным для чтения CD-ROM ( от 150 до 400мс при скорости вращения до 4500 об/мин) по сравнению с винчестером.

Скорость передачи данных, определяется скоростью вращения диска и плотностью записанных на нем данных, составляет не менее 150 кб/с и доходит до 1,2 Мб/с.

Для загрузки компакт- диска в дисковод используется либо одна из разновидностей выдвижной панели, либо специальная прозрачная кассета. Выпускают устройства во внешнем исполнении, которые позволяют самостоятельно записывать специальные компакт- диски. В отличие от обычных, данные диски имеют отражающий слой из золота. Это так называемые перезаписываемые CD-R. Подобные диски обычно служат как мастер- диски для дальнейшего тиражирования или создания архивов.

Резерв повышения емкости- повышение плотности записи путем уменьшения длины волны лазера. Так появились компакт диски способные хранить почти 4,7 Гб информации на одной стороне и 10 Гб информации на двух сторонах. Планируется также создание двухслойной системы записи, т.е. когда на одной стороне носителя будут две разнесенные по глубине поверхности с записанными данными. В этом случае информационная емкость компакт- диска возрастет до 8,5 Гб на одной стороне. Одним из самых жизнеспособных устройств, предназначенного для хранения данных, могут оказаться магнитооптические диски. Дело в том, что CD-ROM ,а в работе с ней они оказываются медленнее, чем жесткие магнитные диски. По этому обычно с компакт- дисков информацию переписывают на МД, с которыми и работают. Такая система не годится, если работа связанна с базами данных, которые ввиду большой информационной емкости как раз выгоднее размещать на CD-ROM. Кроме того, компакт- диски, используемые в настоящий момент на практике, не являются перезаписываемыми.

Магнитооптические диски лишены таких недостатков. Здесь объедины достижения магнитной и оптической технологий. На них можно записывать информацию и быстро считывать ее. Они сохраняют все преимущества ГМД (переносимость, возможность отдельного хранения, увеличение памяти компьютера) при огромной информационной емкости.

Билет8

Вопрос1

программное управление работой компьютера. Программное обеспечение компьютера.

Вы уже знаете, как широко используется ЭВМ. С их помощью можно печатать книги, делать чертежи и рисунки, можно создавать компьютерные справочники на любую тему, производить расчеты и даже беседовать с компьютером на определенную тему, если занести в его память базу знаний в соответствующей предметной области.

Сейчас речь пойдет еще об одном важном приложении компьютерной техники- об использовании ЭВМ для управления.

Н Винер предвидел, что использование ЭВМ для управления станет одним из важнейших их приложений, а для этого потребуется глубокий теоретический анализ самого процесса управления. Не случайно время появления кибернетики совпало с созданием первых ЭВМ.

С точки зрения кибернетики взаимодействие между управляющих и управляемым объектами рассматривается как информационный процесс. С этой позиции оказалось, что самые разнообразные процессы управления происходят сходным образом, подчиняются одним и тем же принципам. Обсудим, что же такое управление с кибернетической точки зрения.

Управление есть целенаправленное взаимодействие объектов, одним из которых являются управляющими, другие- управляемыми. Простейшая ситуация – два объекта, один- управляющий, второй управляемый. Например, человек и телевизор, хозяин и собака, светофор и автомобиль. В первом приближении, взаимодействие между такими объектами можно описать следующей схемой,

Управляющий объект

Управляемый объект

Управляющее

воздействие

В приведенных примерах управляющее воздействие производится в разной форме, человек нажимает клавишу или поворачивает ручку управления телевизором, хозяин голосом дает команду собаке.

С кибернетической точки зрения все варианты управляющих воздействий следует рассматривать как управляющую информацию, передаваемую в форме команд.

В примере с телевизором, через технические средства управления передаются кодами следующего типа, «включить- выключить» «увеличить или уменьшить громкость». В данном выше определении сказано, что управление есть целенаправленный процесс, то есть команды отдаются не случайным образом, а с вполне определенной целью. В простейшем случае цель может быть достигнута после выполнения одной команды. Для достижения более сложной цели бывает необходимо выполнить последовательность (серию) команд. Последовательность команд по управлению объектом, приводящая к заранее поставленной цели, называется алгоритмом управления.

В таком случае, объект управления можно назвать исполнителем управляющего алгоритма. Значит, в приведенных выше примерах телевизор, собака, автомобиль являются исполнителями управляющих алгоритмов, направленных на вполне конкретные цели (найти интересующую передачу, выполнить определенное задание хозяина, благополучно проехать перекресток).

Если внимательно обдумывать рассматриваемые примеры, то приходишь к выводу, что строго в соответствии со схемой работает только система светофор- автомобили. Светофор не глядя управляет движением машин, не обращая внимания на обстановку на перекрестке. Совсем иначе протекает процесс управления телевизором или собакой. Прежде, чем отдать очередную команду, человек смотрит на состояние объекта управления, на результат выполнения предыдущей команды. Если он не нашел нужную передачу на данном канале, то переключит телевизор на следующий канал, если собака не выполнила команду «лежать», хозяин повторит эту команду. Из этих примеров можно сделать вывод, что управляющий не только отдает команды, но и принимает информацию от объекта управления о его состоянии. Этот процесс называется обратной связью.

Обратная связь- это процесс передачи информации о состоянии объекта управления к управляющему.

У Управляющий объект

Управляемый объект

правлению с обратной связью соответствует следующая схема.

управляющее

воздействие

обратная связь

В варианте управления без обратной связи алгоритм может представлять собой только однозначную (линейную) последовательность команд.

Вот пример работы светофора,

КРАСНЫЙ-ЖЕЛТЫЙ-ЗЕЛЕНЫЙ-ЖЕЛТЫЙ-КРАСНЫЙ-ЖЕЛТЫЙ-ЗЕЛЕНЫЙ и т.д.

Такой алгоритм называется линейный или последовательным.

При наличии обратной связи алгоритм может быть более гибким, допускающим ветвления и повторения.

При этом сам управляющий должен быть достаточно интеллектуальным для того, чтобы, получив информацию по обратной связи, проанализировать ее и принять решение о следующей команде. Во всех случаях, где управляющим является человек, это условие выполнено.

Если вместо светофора работает мент, то управление движением станет более рациональным. Регулировщик следит за скоплением машин на перекрестке, и дает «зеленую улицу» в том направлении, в котором это нужнее. Нередко из-за «безмозглого» управления светофора на дорогах возникают « пробки». И ту непременно приходит на помощь регулировщик.

Таким образом, при наличии обратной связи и «интеллектуального» управляющего, алгоритмы управления могут иметь сложную структуру, содержащую альтернативные команды (ветвления) и повторяющиеся команды (циклы).

Системы, в которых роль управляющего поручается компьютеру, называется автоматическими системами с программным управлением.

\для функционирования такой системы, во-первых, между ЭВМ и объектом управления должна быть обеспечена прямая и обратная связь, во-вторых, в память компьютера должна быть заложена программа управления (алгоритм, записанный на языке программирования). Поэтому такой способ управления называют программным управлением.

Билет 8

Вопрос 2

Основные логические операции. Логическое умножение, сложение отрицание

Логические операции ИЛИ (логическое сложение) (дизъюнкция).

Мама диктует вам сложное условие, если ты уберешь в комнате или вымоешь всю посуду после ужина, то пойдешь на дискотеку. Условие можно записать так, «убрал в комнате?» или «вымыл посуду?»

На каждый из двух простых вопросов можно ответить «да» и «нет». Решение принимается в зависимости от ответа на эти вопросы.

П

Убрал в комнате? Вымыл посуду? Пойдешь на дискотеку?

Нет (ложь). Нет (ложь). Нет (ложь).

Нет (ложь). Да (истина). Да (истина).

Да (истина). Нет (ложь). Да (истина).

Да (истина). Да (истина). Да (истина).

редставим с помощью таблицы все возможные варианты принятия решения.

Такую таблицу принято называть таблицей истинности. Из нее можно сделать вывод, что операция ИЛИ дает вам три различных варианта принятия положительного решения по вопросу, или убрать, или вымыть посуду, или сделать то и другое.

Принятие решения по этому сложному условию имеет следующий вид, если сложное условие истинно, то можно идти на дискотеку (в противном случае, очевидно, придется сидеть дома).

Логическая операция И (логическое умножение) (конъюнкция).

Вы пришли устраиваться на работу по объявлению, в котором оговаривается, что от вас требуется знание компьютера и стаж работы по специальности. Условие может быть сформулировано так, «имеете стаж работы?» И «знаете компьютер?». На каждый из двух простых вопросов можно ответить и «да» и «нет».

В

Имеете стаж работы? Знаете компьютер? Будете приняты на работу

Нет (ложь). Нет (ложь). Нет (ложь).

Нет (ложь). Да (истина). Нет (ложь).

Да (истина). Нет (ложь). Нет (ложь).

Да (истина). Да (истина). Да (истина).

озможные сочетания ответов для принятия решения,

Из таблицы можно сделать вывод, что операция И дает вам всего один вариант принятия положительного решения, наличие стажа работы и знание компьютера одновременно.

Принятие решения по этому сложному условию имеет все тот же стандартный вид, если условие истинно, то вы принимаетесь на работу (в противном случае, очевидно, не принимаетесь).

Следует заметить, что анализ сложного условия требует точности и понимания. Если уверенности в правильности вводов нет, то сложное условие всегда можно заменить последовательным анализом простых условий. Проиллюстрируем эту мысль на несложном «огородном» примере. Чтобы предупредить развитие болезней, помидоры и огурцы опрыскиваются бордосской жидкостью- смесь растворов медного купороса и извести. Главное условие при использование такой жидкости--раствор не должен быть кислотным. Проверяется это лакмусовой бумажкой. Тут возможны три варианта реакции, бумажка покраснела (кислотная реакция), посинела (щелочная) или не изменила цвет (нейтральная).

Возможны следующие варианты логической модели принятия решения.

Алгоритм поведения (вариант 1)

Смешать растворы.

Опустить в жидкость лакмусовую бумажку.

Если бумажка посинела или не изменила цвет,

То можно опрыскивать,

Иначе добавить извести

И повторить действия, начиная с пункта 2.

Конец алгоритма

Эта модель содержит условие, которое истинно во всех случаях, кроме одновременной ложности двух исходных выражений, бумажка не посинела и не сохранила цвет.

Логическое отрицание (инверсия)

Логическое отрицание (инверсия) дает истинное высказывание ложным и, наоборот, ложное—истинным.

Присоединение частицы «не» к высказыванию называется операцией логического отрицания.

Пусть А= «два умножить на два равно четырем» истинное высказывание, тогда высказывание F,образованное с помощью операции логического отрицания, «два умножить на два не равно четырем»-ложно.

Инверсию над логическим высказыванием А принято обозначить Ā. Образуем высказывание F, являющейся логическим отрицанием А.

F=Ā.

Истинности такого высказывания задается таблицей истинности функции логического отрицания.

A F=Ā

1

0

Истинности высказывания, образованного с помощью операции логического отрицания, можно легко определить с помощью таблицы истинности. Например, высказывание «два умножить на два не равно четырем» ложно (А=0), а полученное из него в результате логического отрицания высказывание «два умножить на два равно четырем» истинно (F=1).

Билет 9

Вопрос1

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

Файл- это однородная по своему назначению совокупность информации, хранящаяся на диске и имеющая имя.

Правила образование имен файлов и объединения файлов в файловые системы зависят от конкретной операционной системы. Изложим эти правила на примере операционной системы MS –DOS 6.0.

Имя файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения имени (т. е. Типа файла). Собственно имя файла состойт из не более чем восьми символов. Нельзя употреблять знаки арифметических операций, пробела, отношений, пунктуации. В качестве имен файлов запрещены имена, являющиеся в MS-DOS именами устройств, например con, ipt1, ipt2. Расширение имени может состоять не более чем из трех символов, в том числе может отсутствовать. Если расширения есть, то от основного имени оно отделяется точкой, например ris. Bmp, mart. Txt, doc.doc. По имени файла можно судить о его назначении, так как для расширений установилось некоторое соглашение, фиксирующее для ОС тип обработки файлов. Расширение com или exe имеют файлы программ, преднозначеных для исполнения по вызову пользователя ; doc- файлы с документами, подготовленные в текстовом редакторе Microsoft World; bak–резервные копии; bas-файлы с текстами программ на языке Бейсик.

Список имен файлов, хранящихся на данном диске, находятся в каталоге (директорий) вместе со сведеньями о его типе, размере, времени создания. Емкость гибких магнитных дисков, а тем более жестких и компакт- дисков такова, что на одном диске может размещаться для хранения внушительное количество файлов. Поэтому работа с каталогом, имеющим линейную структуру, крайне неудобна при большом количестве файлов.

MS-DOS позволяет организовать имена файлов в несколько каталогов, помещая в один каталог имена файлов, объединенным каким- либо признаком. Имена каталогов записываются с использованием уже названных ограничений. Как правило, расширение имени для каталогов не используется. Каталог может содержать любое разумное число имен файлов; он также может содержать другие каталоги, называемые в этой ситуации подкаталогами и т.д. Так образуются иерархическая структура , «дерево» каталогов, «корнем» в котором является главный (корневой) каталог, «ветвями» – подкаталоги, «листьями» – имена файлов.

Два файла или два подкаталога, находящиеся в двух разных каталогах, могут иметь одинаковые имена. Поэтому для однозначной индефикации файла (каталога) на диске следует указать путь (маршрут) доступа к нему. Путь доступа состоит из имени диска и списка имен каталогов. Первый каталог в списке является подкаталогом корневого каталога, каждый последующий- подкаталогом предыдущего, последний каталог в этом списке содержит искомый файл. Элементы списка разделяются обратной косой чертой (\).

Например:

C:\qbasic\basic1\qbasic.exe

C:\qbasic\basic2\qbasic.exe

Составное (полное) имя файла состоит из пути доступа к файлу и его имени. Оно однозначно определяет участок на диске с таким именем. На диске выделяется определенная область , в которой размещается специальная таблица, содержащая последовательности номеров блоков (секторов) для каждого файла. Таблица эта постоянно обновляется, а полностью стирается вместе с корневым каталогом при форматировании диска.

Часто файлы разделяются на две категории- текстовые и двоичные. Текстовые файлы предназначены для чтения человеком. Они состоят из строк символов. В текстовых файлах хранятся тексты документов, тексты программ на языках программирования и т. д.

Файлы не являются текстовыми, называются двоичными. Они имеют вид, «понятный» только компьютеру, они часто структурируются таким образом, чтобы их было удобно «читать» некоторой конкретной программе.

При эксплуатации компьютера по самым разным причинам возможны порча или потеря информации на магнитных дисках. Для того чтобы уменьшить потери в таких ситуациях, следует иметь архивные копии используемых файлов и систематически обновлять копии изменяемых файлов. Для создания архивов употребляются программы – архиваторы (упаковщики), позволяющие за счет применения специальных методов сжатия информации создавать копии файлов меньшего размера объединять копии нескольких файлов в один архивный файл, который удобно хранить на дискете. Примеры программ архиваторов –pkzip, arj и др.

Кроме архивирования с файлами можно производить следующие действия (в скобках указаны соответствующие команды MS-DOS):

Создание (при помощи текстового редактора);

Удаление (del);

Переименование (ren);

Копирование (copy) из одного каталога в другой;

Нахождение на диске по имени файла и содержащейся в нем строке символов (программа filefind из пакета Norton Utilites);

В некоторых случаях восстановление, если файл случайно удален (программа unarase из пакета Norton Utilites).

Эти действия можно выполнить с отдельными файлами и с группой файлов.

Билет 9

Вопрос 2

Логические выражения и их преобразования. Таблицы истинности.

Логические выражения. Каждое составное высказывание можно выразить в виде формул (логического выражения), в которую войдут логические переменные, обозначающие высказывания, и знаки логических операций, обозначающие логические функции.

Для записи составных высказываний в виде логических выражений на формальном языке (языке алгебры логики0 в составном высказывании нужно выделить простые высказывания и логические связи между ними.

Запишем в форме логического выражения составное высказывание «2*2=5 или 2*2=4 или 2*24»проанализируем составное высказывание. Оно состоит из двух простых высказываний,

А= «2*2=5»- ложно (0)

В= «2*2-4» -истинно (1).

Тогда составное высказывание можно записать в следующей форме,

«А или В и Ā или В».

теперь необходимо записать высказывание в форме логического выражения с учетом последовательности выполнения логических операций. При выполнении логических операций определен следующий порядок их выполнения, инверсия , конъюнкция, дизъюнкция. Для изменения указанного порядка могут использоваться сковки.

F=(AuB)&(ĀuB).

Истинности или ложности составных высказываний можно определить чисто формально, руководствуясь законами алгебры высказываний, не обращаясь к смысловому содержанию высказываний.

П
одставим в логическое выражение значения логических переменных и, используя таблицы истинности базовых логических операций, получим значение логической функции.

Таблицы истинности. Для каждого составного высказывания (логического выражения) можно построить таблицу истинности, которая определяет его истинность или ложность при всех возможных комбинациях исходных значений простых высказываний (логических переменных).

При построении таблиц истинности целесообразно руководствоваться определенной последовательностью действий.

Во-первых, необходимо определить количество строк в таблице истинности, которое равно количеству возможных комбинаций значений логических переменных, входящих в логическое выражение. Если количество логических переменных n, то количество строк =2^{n .}

В нашем случае логическая функция F=(AB)&(ĀЇB) имеет две переменное и, следовательно, количество строк в таблице истинности должно быть равно 4.

Во-вторых, необходимо определить количество столбцов в таблице истинности, которое равно количеству логических переменных плюс количество логических операций равно пяти, т.е. количество столбцов таблицы истинности равно семи.

В-третьих, необходимо построить таблицу истинности с указанным количеством строк и столбцов, обозначить столбцы и внести возможные наборы значений исходных логических переменных .

A B AB Ā ЇB

0 0 0 1 1 1 0

0 1 1 1 0 1 1

1 0 1 0 1 1 1

1 1 1 0 0 0 0

В-четвертых, необходимо заполнить таблицу истинности по столбцам, выполняя базовые логические операции в необходимой последовательности и в соответствии с их таблицами истинности. Теперь мы можем определить значение логической функции для любого набора значений логических переменных.

Равносильные логические ворожения. Логические выражения, у которых таблицы истинности совпадают, называются равносильными. Для обозначения равносильных логических выражений используется знак «=».

Д
окажем, что логические ворожения равносильны.

П
остроим сначала таблицу истинности для логического выражения.

А В Ā

0 0 1 1 1

0 1 1 0 0

1 0 0 1 0

1 1 0 0 0

Таблица истинности

А В

0 0 0 1

0 1 1 0

1 0 1 0

1 1 1 0

Таблицы истинности совпадают, следовательно, логические выражения равносильны.

Логические функции.

Любое составное высказывание можно рассматривать как логическую функцию F(Х₁,Х₂…Х_n), аргументами которой являются логические переменные X₁,X₂….X_n (простые высказывания). Сама функция и аргументы могут принимать только два различных значения «истина» (1) и «ложь» (0).

Выше были рассмотрены функции двух аргументов, логическое умножение F=(A,B)=A&B, логическое сложение F=(A,B)=AB, а также логическое отрицание F(A)=Ā, в котором значение второго аргумента можно считать равным нулю.

Каждая логическая функция двух аргументов четыре возможных набора значений аргументов. По формуле можем определить какое количество различных логических функций двух аргументов, может существовать,

Т
аким образом, существует 16 различных логических функций двух аргументов, каждая из которых задается собственной таблицей истинности.

В обыденной и научной речи кроме базовых логических связок «и», «или», «не», используется и некоторые другие, «если…то», «тогда…и только тогда, когда…» и др. некоторые из них имеют свое название и свой символ и им соответствует определенные логические функции.

Логическое следование (импликация). Логическое следование (импликация) образуется соединением двух высказываний в одно с помощью оборота речи «если…, то…».

Составное высказывание, образованное с помощью операции логического следования (импликации), ложна тогда и только тогда, когда из истинной предпосылки (первого высказывания) следует ложный вывод (второе высказывание).

Логическая операция импликация «если А то В», обозначается А→В и выражается с помощью логической функции F₁₄ ,которая задается соответствующей таблицей истинности.

А В F₁₄=A→B

0 0 1

0 1 1

1 0 0

1 1 1

Например, высказывание «если число делится на 10, то оно делится на 5» истинно, т.к. истинны и первое высказывание (предпосылка), и второе высказывание (вывод).

Высказывание №если число делится на 10, то оно делится на 3» ложно, т.к. из истинной предпосылки делится ложный вывод.

Однако операция логического следования несколько отличается от обычного понимания слова «следует». Если первое высказывание (предпосылка)ложно, то вне зависимости от истинности или ложности второго высказывания (вывода) составное высказывание истинно. Это можно понимать таким образом, что из неверной предпосылки может следовать что угодно.

В алгебре высказываний все логические функции могут быть сведены путем логических преобразований к трем базовым, логическому умножению, логическому сложению и логическому отрицанию. Докажем методы сравнения таблиц истинности, что операция импликация А→В равносильна логическому выражению ĀB.

А В Ā ĀB

0 0 1 1

0 1 1 1

1 0 0 0

1 1 0 1

Таблицы истинности совпадают, что и требовалось доказать.

Логическое равенство (эквивалентность). Логическое равенство (эквивалентность) образуется соединением двух высказываний в одно с помощью оборота речи «…тогда и только тогда, когда…».

Логическая операция эквивалентности «А эквивалентно В» обозначается АВ и выражается с помощью логической функции F₁₀, которая задается соответствующей таблицей истинности.

А В F₁₀

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Составное высказывание, образованное с помощью логическое операции эквивалентности истинно тогда и только тогда, когда оба высказывания одновременно либо ложны, либо истинны.

Рассмотрим, например, два высказывания А= «компьютер может производить вычисления» и В= «компьютер включен». Составное высказывание, полученное с помощью операции эквивалентности истинно, когда оба высказывания либо истинны, либо ложны.

«компьютер может производить вычисления тогда и только тогда, когда компьютер включен».

«компьютер не может производить вычисления тогда и только тогда, когда компьютер не включен».

Составное высказывание, полученное с помощью операции эквивалентности ложно, когда одно высказывание истинно, а другое—ложно,

«Компьютер может производить вычисления тогда и только тогда, когда компьютер не включен».

«Компьютер не мажет производить вычисления тогда и только тогда, когда компьютер выключен»

Билет 10

Вопрос 1

Правовая охрана программ и данных. Защита информации

Изменения, происходящие в экономической жизни России - создание финансово-кредитной системы, предприятий различных форм собственности и т.п. - оказывают существенное влияние на вопросы защиты информации. Долгое время в нашей стране существовала только одна собственность- государственная, поэтому информация и секреты были тоже только государственные, которые охранялись мощными спецслужбами.

Проблемы информационной безопасности постоянно усугубляется процессами проникновения практически во все сферы деятельности общества технических средств обработки и передачи данных и прежде всего вычислительных систем. Это дает основание поставить проблему компьютерного права, одним из основных аспектов которой являются так называемые компьютерные посягательства. Об актуальности проблемы свидетельствует обширный перечень возможных способов компьютерных преступлений.

Объектами посягательств могут быть сами технические средства (компьютеры и периферия) как материальные объекты, программное обеспечение и базы данных, для которых технические средства являются окружением.

В этом смысле компьютер может выступать и как предмет посягательств, и как инструмент. Если разделять два последних понятия, то термин компьютерное преступление как юридическая категория не имеет особого смысла. Если компьютер - только объект посягательства, то квалификация правонарушения может быть произведена по существующим нормам права. Если же - только инструмент, то достаточен только такой признак, как “применение технических средств”. Возможно объединение указанных понятий, когда компьютер одновременно и инструмент и предмет. В частности, к этой ситуации относится факт хищения машинной информации. Если хищение информации связано с потерей материальных и финансовых ценностей, то этот факт можно квалифицировать как преступление. Также если с данным фактом связываются нарушения интересов национальной безопасности, авторства, то уголовная ответственность прямо предусмотрена в соответствии с законами РФ.

Каждый сбой работы компьютерной сети это не только “моральный” ущерб для работников предприятия и сетевых администраторов. По мере развития технологий платежей электронных, “безбумажного” документооборота и других, серьезный сбой локальных сетей может просто парализовать работу целых корпораций и банков, что приводит к ощутимым материальным потерям. Не случайно что защита данных в компьютерных сетях становится одной из самых острых проблем в

современной информатике. На сегодняшний день сформулировано три базовых принципа информационной безопасности, которая должна обеспечивать:

целостность данных - защиту от сбоев, ведущих к потере информации, а также неавторизованного создания или уничтожения данных.

конфиденциальность информации и, одновременно, ее

доступность для всех авторизованных пользователей.

Следует также отметить, что отдельные сферы деятельности (банковские и финансовые институты, информационные сети, системы государственного управления, оборонные и специальные структуры) требуют специальных мер безопасности данных и предъявляют повышенные требования к надежности функционирования информационных систем, в соответствии с характером и важностью решаемых ими задач.

Компьютерная преступност

Ни в одном из уголовных кодексов союзных республик не удастся найти главу под названием “Компьютерные преступления”. Таким образом компьютерных преступлений, как преступлений специфических в юридическом смысле не существует.

Попытаемся кратко обрисовать явление, которое как социологическая категория получила название “компьютерная преступность”. Компьютерные преступления условно можно подразделить на две большие категории - преступления, связанные с вмешательством в работу компьютеров, и, преступления, использующие компьютеры как необходимые технические средства.

Перечислим основные виды преступлений, связанных с вмешательством в работу компьютеров.

1. Несанкционированный доступ к информации, хранящейся в компьютере. Несанкционированный доступ осуществляется, как правило, с использованием чужого имени, изменением физических адресов технических устройств, использованием информации оставшейся после решения задач, модификацией программного и информационного обеспечения, хищением носителя информации, установкой аппаратуры записи, подключаемой к каналам передачи данных.

Хакеры “электронные корсары”, “компьютерные пираты” - так называют людей, осуществляющих несанкционированный доступ в чужие информационные сети для забавы. Набирая на удачу один номер за другим, они терпеливо дожидаются, пока на другом конце провода не отзовется чужой компьютер. После этого телефон подключается к приемнику сигналов в собственной ЭВМ, и связь установлена. Если

теперь угадать код (а слова, которые служат паролем часто банальны), то можно внедриться в чужую компьютерную систему.

Несанкционированный доступ к файлам законного пользователя осуществляется также нахождением слабых мест в защите системы. Однажды обнаружив их, нарушитель может не спеша исследовать содержащуюся в системе информацию, копировать ее, возвращаться к ней много раз, как покупатель рассматривает товары на витрине.

Программисты иногда допускают ошибки в программах, которые не удается обнаружить в процессе отладки. Авторы больших сложных программ могут не заметить некоторых слабостей логики. Уязвимые места иногда обнаруживаются и в электронных цепях. Все эти небрежности, ошибки приводят к появлению “брешей”.

Обычно они все-таки выявляются при проверке, редактировании, отладке программы, но абсолютно избавится от них невозможно.

Бывает, что некто проникает в компьютерную систему, выдавая себя за законного пользователя. Системы, которые не обладают средствами аутентичной идентификации (например по физиологическим характеристикам : по отпечаткам пальцев, по рисунку сетчатки глаза, голосу и т. п.), оказываются без защиты против этого приема. Самый простейший путь его осуществления :

- получить коды и другие идентифицирующие шифры законных пользователей.

Это может делаться :

- приобретением (обычно подкупом персонала) списка пользователей совсей необходимой информацией;

- обнаружением такого документа в организациях, где не налажен

достаточный контроль за их хранением;

- подслушиванием через телефонные линии.

Иногда случается, как например, с ошибочными телефонными звонками, что пользователь с удаленного терминала подключается к чьей-то системе, будучи абсолютно уверенным, что он работает с той системой, с какой и намеревался. Владелец системы, к которой произошло фактическое подключение, формируя правдоподобные отклики, может поддерживать это заблуждение в течение определенного времени и таким образом получить некоторую информацию, в частности коды.

В любом компьютерном центре имеется особая программа, применяемая как системный инструмент в случае возникновения сбоев или других отклонений в работе ЭВМ, своеобразный аналог приспособлений, помещаемых в транспорте под надписью “разбить стекло в случае аварии”. Такая программа - мощный и опасный инструмент в руках злоумышленника.

Несанкционированный доступ может осуществляться в результате системной поломки. Например, если некоторые файлы пользователя остаются открытыми, он может получить доступ к не принадлежащим ему частям банка данных. Все происходит так словно клиент банка, войдя в выделенную ему в хранилище комнату, замечает, что у хранилища нет одной стены. В таком случае он может проникнуть в чужие сейфы и похитить все, что в них хранится.

2. Ввод в программное обеспечение “логических бомб”, которые срабатывают при выполнении определенных условий и частично или полностью выводят из строя компьютерную систему.

“Временная бомба” - разновидность “логической бомбы”, которая срабатывает по достижении определенного момента времени.

Способ “троянский конь” состоит в тайном введении в чужую программу таких команд, позволяют осуществлять новые, не планировавшиеся владельцем программы функции, но одновременно сохранять и прежнюю работоспособность.

С помощью “троянского коня” преступники, например, отчисляют на свой счет определенную сумму с каждой операции.

Компьютерные программные тексты обычно чрезвычайно сложны. Они состоят из сотен, тысяч, а иногда и миллионов команд. Поэтому “троянский конь” из нескольких десятков команд вряд ли может быть обнаружен, если, конечно, нет подозрений относительно этого. Но и в последнем случае экспертам-программистам потребуется много дней и недель, чтобы найти его.

Есть еще одна разновидность “троянского коня”. Ее особенность состоит в том, что в безобидно выглядящей кусок программы вставляются не команды, собственно, выполняющие “грязную” работу, а команды, формирующие эти команды и после выполнения уничтожающие их. В этом случае программисту, пытающемуся найти “троянского коня”, необходимо искать не его самого, а команды его формирующие. Развивая эту идею, можно представить себе команды, которые создают команды и т.д. (сколь угодно большое число раз), создающие “троянского коня”.

В США получила распространение форма компьютерного вандализма, при которой “троянский конь” разрушает через какой-то промежуток времени все программы, хранящиеся в памяти машины. Во многих поступивших в продажу компьютерах оказалась “временная бомба”, которая “взрывается” в самый неожиданный момент, разрушая всю библиотеку данных. Не следует думать, что “логические бомбы” - это экзотика, несвойственная нашему обществу.