Контрольная работа по "Информатике". 161

 

 

 

 

Тема 1; вопрос №3 - Виды информации

Ответ: В информатике наиболее часто используется следующее определение этого термина: Информация - это осознанные сведения об окружающем мире, которые являются объектом хранения, преобразования, передачи и использования. Сведения - это знания, выраженные в сигналах, сообщениях, известиях, уведомлениях и т. д. Каждого человека в мире окружает море информации различных видов (Рис 1).

Стремление зафиксировать, сохранить  надолго свое восприятие информации было всегда свойственно человеку. Мозг человека хранит множество информации, и использует для хранения ее свои способы, основа которых - двоичный код, как и у компьютеров. Человек всегда стремился иметь возможность поделиться своей информацией с другими людьми и найти надежные средства для ее передачи и долговременного хранения. Для этого в настоящее время изобретено множество способов хранения информации на внешних (относительно мозга человека) носителях и ее передачи на огромные расстояния.

Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения:

(Рис  1)

· графическая или изобразительная - первый вид, для которого был реализован способ хранения информации об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а позднее в виде картин, фотографий, схем, чертежей на бумаге, холсте, мраморе и др. материалах, изображающих картины реального мира (Рис 2);

 

 

 

(Рис  2)

· звуковая - мир вокруг нас полон звуков и задача их хранения и тиражирования была решена с изобретением звукозаписывающих устройств в 1877 г. Ее разновидностью является музыкальная информация - для этого вида был изобретен способ кодирования с использованием специальных символов, что делает возможным хранение ее аналогично графической информации (Рис 3);

(Рис  3)

· текстовая - способ кодирования речи человека специальными символами -- буквами, причем разные народы имеют разные языки и используют различные наборы букв для отображения речи; особенно большое значение этот способ приобрел после изобретения бумаги и книгопечатания;

· числовая - количественная мера объектов и их свойств в окружающем мире; особенно большое значение приобрела с развитием торговли, экономики и денежного обмена; аналогично текстовой информации для ее отображения используется метод кодирования специальными символами --цифрами, причем системы кодирования (счисления) могут быть разными (Рис 4);

             (Рис 4)

 

· видеоинформация - способ сохранения «живых» картин окружающего мира, появившийся с изобретением кино.

 

Существуют также виды информации, для которых до сих пор не изобретено способов их кодирования и хранения - это тактильная информация, передаваемая ощущениями, органолептическая, передаваемая запахами и вкусами и др. (Рис 5)

                                                                                                       (Рис 5)

 

С появлением компьютеров (или, как  их вначале называли в нашей стране, ЭВМ - электронные вычислительные машины) вначале появилось средство для обработки числовой информации. В дальнейшем, особенно после широкого распространения персональных компьютеров (ПК), компьютеры стали использоваться для хранения, обработки, передачи и поиска текстовой, числовой, изобразительной, звуковой и видеоинформации.

Хранение информации при использовании  компьютеров осуществляется на магнитных  дисках или лентах, на лазерных дисках (CD и DVD), специальных устройствах  энергонезависимой памяти (флэш-память и пр.). Эти методы постоянно совершенствуются, изобретаются новые устройства и носители информации. Обработку информации (воспроизведение, преобразование, передача, запись на внешние носители) выполняет процессор компьютера. С помощью компьютера возможно создание и хранение новой информации любых видов, для чего служат специальные программы, используемые на компьютерах, и устройства ввода информации.

Особым видом информации в настоящее  время можно считать информацию, представленную в глобальной сети Интернет. Здесь используются особые приемы хранения, обработки, поиска и передачи распределенной информации больших объемов и особые способы работы с различными видами информации. Постоянно совершенствуется программное обеспечение, обеспечивающее коллективную работу с информацией всех видов.

 

 

 

 

 

 

Тема 2; вопрос №12 - Системные платы и чипсеты

Ответ: Системная (материнская) плата – это тот каркас, на котором собирается компьютер (Рис 6) . Свойства материнской платы определяют те компоненты компьютерной системы, которые устанавливаются или могут быть установлены, то какие процессоры, какие типы памяти, какие режимы и шины поддерживаются.

В первую очередь материнскую плату  характеризует тип поддерживаемых процессоров и процессорный разъем, установленный на плате. Раньше успешно применялись процессоры с разъемом Socket478, но с ростом частоты процессоров их работоспособность вызывала все больше нареканий, и сейчас они почти не встречаются в продаже, также как и платы с разъемом Slot1.

 

 

 

 

 

 

 

 

                                  (Рис 6) 

Большинство свойств материнской  платы определяются чипсетом, на основе которого построена материнская плата.

Чипсет - это набор системной логики, управляющий всеми компонентами, интегрированными в системную плату или установленными на нее (Рис 7). Устройства, за взаимодействие которых отвечает чипсет, это прежде всего, процессор, системная память, порты ввода-вывода, карты расширения, контроллеры жестких дисков.

                         

               (Рис 7)

Функционально чипсет разделен на две  части – Северный и Южный мосты. Названы они так из-за своего размещения на материнской плате – северный мост расположен на верху платы, а южный – внизу.

Северный мост отвечает за работу и взаимодействие процессора, системной памяти, порта AGP и за связь с южным мостом. Южный мост – за все остальное (порты ввода-вывода, АС97 контроллер, контроллеры IDE, SATA, шины PCI и т. д.). Таким образом, за выбор платформы (тип процессора, памяти и поддерживаемые режимы AGP видеоадаптера) отвечает северный мост, а за функциональные возможности – южный.

Северный мост определяет тип шины и частоты поддерживаемых процессоров, типы поддерживаемой памяти, количество банков памяти и возможность чередования их, максимальный объем и временные характеристики обмена данными системной памяти, спецификации и режимы порта AGP.

Южный мост представляет собой многофункциональное устройство, на которое возлагаются следующие функции: организация моста между шинами PCI, реализация интерфейса SАТА (IDE), подключенного к шине PCI, реализация стандартных системных средств ввода/вывода — контроллеров прерываний, контроллеров прямого доступа к памяти, системного счетчика-таймера, канала управления динамиком и т.д.

 

 

 

 

 

Тема 3; вопрос №7 - История развития и краткая характеристика ОС

Ответ: Важный период развития ОС относится к 1965-1975 годам. В это время в технической базе вычислительных машин произошёл переход от отдельных полупроводниковых элементов типа транзисторов к интегральным микросхемам, что открыло путь к появлению следующего поколения компьютеров. В эти годы начинается расцвет системного программирования. Революционным событием данного этапа явилась промышленная реализация мультипрограммирования. В условиях резко возросших возможностей компьютера по обработке и хранению данных выполнение только одной программы в каждый момент времени оказалось крайне неэффективным. Решением стало мультипрограммирование – способ организации вычислительного процесса, при котором в памяти компьютера находилось одновременно несколько программ, попеременно выполняющихся на одном процессоре. Эти усовершенствования значительно улучшили эффективность вычислительной системы. Мультипрограммирование было реализовано в двух вариантах – в системах пакетной обработки и разделения времени. Мультипрограммные системы пакетной обработки так же, как и их однопрограммные предшественники, имели своей целью обеспечение максимальной загрузки аппаратуры компьютера, однако решали эту задачу более эффективно. В мультипрограммном пакетном режиме процессор не простаивал, пока одна программа выполняла операцию ввода-вывода (как это происходило при последовательном  выполнении программ в системах ранней пакетной обработки), а переключался на другую готовую к выполнению программу. В результате достигалась сбалансированная загрузка всех устройств компьютера, а следовательно, увеличивалось число задач, решаемых в единицу времени.

В мультипрограммных системах пакетной обработки пользователь по-прежнему был лишен возможности интерактивного взаимодействия со своими программами. Для того, чтобы хотя бы частично вернуть пользователям ощущение непосредственного взаимодействия с компьютером, был разработан другой вариант мультипрограммных систем – системы разделения времени. Этот вариант рассчитан на многотерминальные системы, когда каждый пользователь работает за своим терминалом. В числе первых операционных систем разделения времени, разработанных в середине 60-х годов, были TSS/360 (компания IBM), CTSS и MULTICS (Массачусетский технологический институт совместно с Bell Labs и компанией General Electric). Вариант мультипрограммирования, применяемый в системах разделения времени, был нацелен на создание для каждого отдельного пользователя иллюзии единоличного владения вычислительной машиной за счёт периодического выделения каждой программе своей доли процессорного времени. В системах разделения времени эффективность использования оборудования ниже, чем в системах пакетной обработки, что явилось платой за удобства работы пользователей. Многотерминальный режим использовался не только в системах разделения времени, но и в системах пакетной обработки. При этом не только оператор, но и все пользователи получали возможность формировать свои задания и управлять их выполнением со своего терминала. Такие ОС получили название систем удалённого ввода заданий. Терминальные комплексы могли располагаться на большом расстоянии от процессорных стоек, соединяясь с ними с помощью различных глобальных связей – модемных соединений телефонных сетей или выделенных каналов. Для поддержания удалённой работы терминалов в операционных системах появились специальные программные модули, реализующие различные (в то время, как правило, нестандартные) протоколы связи. Такие вычислительные системы с удалёнными терминалами, сохраняя централизованный характер обработки данных, в какой-то степени являлись прообразом современных сетей, а соответствующее системное программное обеспечение – прообразом сетевых операционных систем.

В компьютерах 60-х годов большую  часть действий по организации вычислительного процесса взяла на себя операционная система. Реализация мультипрограммирования потребовала внесения очень важных изменений в аппаратуру компьютера, непосредственно направленных на поддержку нового способа организации вычислительного процесса. При разделении ресурсов компьютера между программами необходимо обеспечить быстрое переключение процессора с одной программы на другую, а также надёжно защитить коды и данные одной программы от непреднамеренной или преднамеренной порчи другой программы. В процессорах появился привилегированный и пользовательский режим работы, специальные регистры для быстрого переключения с одной программы на другую, средства защиты областей памяти, а также развитая система прерываний.

В привилегированном режиме, предназначенном  для работы программных модулей операционной системы, процессор мог выполнять все команды, в том числе и те из них, которые позволяли осуществлять распределение и защиту ресурсов компьютера. Программам, работающим в пользовательском режиме, некоторые команды процессора были недоступны. Таким образом, только ОС могла управлять аппаратными средствами и исполнять роль арбитра для пользовательских программ, которые выполнялись в непривилегированном, пользовательском режиме.

Система прерываний позволяла синхронизировать работу различных устройств компьютера, работающих параллельно и асинхронно, таких как каналы ввода-вывода, диски, принтеры и т.п.

Ещё одной важной тенденцией этого  периода является создание семейств программно – совместимых машин и операционных систем для них. Примерами семейств программно – совместимых машин, построенных на интегральных микросхемах, являются серии машин IBM/360, IBM/370 и  PDP-11.

Программная совместимость требовала  и совместимости операционных систем. Однако такая совместимость подразумевает  возможность работы на больших и  малых вычислительных системах, с  большим и малым количеством  разнообразной периферии, в коммерческой области и в области научных исследований. Операционные системы, построенные с намерением удовлетворить всем этим противоречивым требованиям, оказались чрезвычайно сложными. Они состояли из многих миллионов ассемблерных строк, написанных тысячами программистов, и содержали тысячи ошибок, вызывающих нескончаемый поток исправлений. Операционные системы этого поколения были очень дорогими. Так, например, разработка OS/360, объём кода для которой составил 8 Мбайт, стоила компании IBM 80 миллионов долларов.

Однако, несмотря на необозримые размеры  и множество проблем, OS/3600 и другие ей подобные операционные системы этого  поколения действительно удовлетворяли  большинству требований потребителей. За это десятилетие был сделан огромный шаг вперёд и заложен  прочный фундамент для создания современных операционных систем.

Существует несколько видов операционных систем: DOS, Windows, UNIX разных версий и др. Наиболее распространенной является операционная система Windows. Существует несколько версий Windows: Windows-3.1, Windows-95, Windows-98, Windows-2000, Windows NT. Все они близки между собой по содержанию, поэтому в дальнейшем рассмотрим операционные системы DOS и Windows-9х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема 4; вопрос №6 - Компьютерное моделирование

Ответ: Компьютерная модель — компьютерная программа, работающая на отдельном компьютере, суперкомпьютере или множестве взаимодействующих компьютеров (вычислительных узлов), реализующая абстрактную модель некоторой системы. Компьютерные модели стали обычным инструментом математического моделирования и применяются в физике, астрофизике, механике, химии, биологии, экономике, социологии, метеорологии, других науках и прикладных задачах в различных областях радиоэлектроники, машиностроения, автомобилестроения и проч. Компьютерные модели используются для получения новых знаний о моделируемом объекте или для приближенной оценки поведения систем, слишком сложных для аналитического исследования.

Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов  изучения сложных систем. Компьютерные модели проще и удобнее исследовать в силу их возможности проводить вычислительные эксперименты, в тех случаях , когда реальные эксперименты затруднены из-за финансовых или физических препятствий или могут дать непредсказуемый результат (Рис 8).

Построение компьютерной модели базируется на абстрагировании от конкретной природы явлений или изучаемого объекта-оригинала и состоит из двух этапов — сначала создание качественной, а затем и количественной модели. Компьютерное же моделирование заключается в проведении серии вычислительных экспериментов на компьютере, целью которых является анализ, интерпретация и сопоставление результатов моделирования с реальным поведением изучаемого объекта и, при необходимости, последующее уточнение модели и т. д.

 

(Рис  8)

 

К основным этапам компьютерного моделирования относятся:

Постановка задачи, определение объекта моделирования;

Разработка концептуальной модели, выявление основных элементов системы и элементарных актов взаимодействия;

Формализация, то есть переход к математической модели;

Создание алгоритма и написание программы;

Планирование и проведение компьютерных экспериментов;

Анализ и интерпретация результатов.

Компьютерное моделирование применяют  для широкого круга задач, таких как:

Анализ распространения загрязняющих веществ в атмосфере;

Проектирование шумовых барьеров для борьбы с шумовым загрязнением;

Конструирование транспортных средств;

Полетные имитаторы для тренировки пилотов;

Прогнозирование погоды;

Эмуляция работы других электронных устройств;

Прогнозирование цен на финансовых рынках;

Исследование поведения зданий, конструкций и деталей под механической нагрузкой;

Прогнозирование прочности конструкций и механизмов их разрушения;

Проектирование производственных процессов, например химических;

Исследование поведения гидравлических систем: нефтепроводов, водопровода;

Моделирование роботов и автоматических манипуляторов;

Моделирование сценарных вариантов развития городов;

Моделирование транспортных систем;

Имитация краш-тестов.

Различные сферы применения компьютерных моделей предъявляют разные требования к надежности получаемых с их помощью  результатов. Для моделирования зданий и деталей самолетов требуется высокая точность и степень достоверности, тогда как модели эволюции городов и социально-экономических систем используются для получения приближенных или качественных результатов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема 5; вопрос № 5 – Структуры и типы данных языка программирования

Ответ: Типы и структуры данных представляют собой фундамент, на котором строится вся современная технология программирования. Программирования в широком смысле, включая не только непосредственно написание и отладку программ, но и проектирование программных систем разной сложности; проектирование, реализацию и использование баз данных и информационных систем и т.д. Сегодня только большие любители обходятся без использования без типовых языков программирования (например, языков ассемблера) или неструктурированных и/или не типизированных хранилищ данных во внешней памяти.

Тип данных — фундаментальное понятие  теории программирования. Тип данных определяет множество значений, набор операций, которые можно применять к таким значениям и, возможно, способ реализации хранения значений и выполнения операций. Любые данные, которыми оперируют программы, относятся к определённым типам. Основным принципом типизации, принятым в языках программирования и базах данных является то, что любая константа, переменная, выражение и функция относится к некоторому типу, характеризующему прежде всего множество значений, к которым относятся константы, которые могут принимать переменные и выражения и которые могут формировать функции. При описании любых используемых констант, переменных и функций явно или неявно указывается их тип. В первую очередь это дает возможность компилятору и/или системе управления базами данных выделить для хранения объекта данных ровно тот объем памяти, который определяется допустимым диапазоном значений типа.

Следующим исключительно важным свойством  типа данных является инкапсуляция внутреннего представления его значений. К значению типа данных (значения констант, переменных, выражений и функций) можно обращаться только с помощью операций, предопределенных в описании этого типа. Эти операции могут быть явными (например, арифметические операции "+", "-", "?" и "/" для числовых типов) или неявными (например, операция преобразования значения целого типа к значению плавающего типа).

Наличие типовых описаний констант, переменных и функций и предписанные правила определения типов выражений  вместе с поддержкой свойства инкапсуляции типов дают возможность компиляторам языков программирования и языков баз данных производить существенный контроль допустимости языковых конструкций на этапе компиляции, что позволяет сократить число проверок на стадии выполнения программ и облегчить их отладку.

Можно приводить различные классификации  типов данных, например, простые  и составные типы, предопределенные и определяемые типы и т.д. Существенно  то, что несмотря на многолетнее использование типов данных в отечественном программировании, так и не сложилась устойчивая и общепринятая русскоязычная терминология.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема 6; вопрос № 15 – Принципы маршрутизации пакетов.

Ответ: Рассмотрим на примере, как происходит поиск нужного компьютера в составной сети и как устанавливается соответствие символьного имени МАС-адресу.

Рассмотрим очень важный момент, касающийся принципов, на основании  которых в сетях IP происходит выбор маршрута передачи пакета между сетями.

Сначала необходимо обратить внимание на тот факт, что не только маршрутизаторы, но и конечные узлы — компьютеры — должны принимать участие в выборе маршрута. Пример, приведенный на рис. 9, демонстрирует эту необходимость.

(Рис 9)

Здесь в локальной сети имеется несколько маршрутизаторов, и компьютер должен выбирать, какому из них следует отправить пакет.

Длина маршрута может существенно  измениться в зависимости от того, какой маршрутизатор выберет  компьютер для передачи своего пакета на сервер, расположенный, например, в Германии, если маршрутизатор 1 соединен выделенной линией с маршрутизатором в Копенгагене, а маршрутизатор 2 имеет спутниковый канал, соединяющий его с Токио.

В стеке TCP/IP маршрутизаторы и конечные узлы принимают решения о том, кому передавать пакет для его  успешной доставки узлу назначения на основании так называемых таблиц маршрутизации.

Таблица 10 представляет собой типичный пример таблицы маршрутов, использующей IP-адреса сетей.

В этой таблице в столбце «Адрес сети назначения» указываются адреса всех сетей, которым данный маршрутизатор может передавать пакеты. В стеке TCP/IP каждый маршрутизатор и конечный узел принимают участие в выборе только одного шага передачи пакета. Поэтому в каждой строке таблицы маршрутизации указывается не весь маршрут в виде последовательности IP-адресов маршрутизаторов, через которые должен пройти пакет, а только один IP-адрес — адрес следующего маршрутизатора, которому нужно передать пакет. Вместе с пакетом следующему маршрутизатору передается ответственность за выбор следующего шага маршрутизации. Одношаговый подход к маршрутизации означает распределенное решение задачи выбора маршрута. Это снимает ограничение на максимальное количество транзитных маршрутизаторов на пути пакета.

Таблица маршрутов

Адрес сети назначения	Адрес следующего маршрутизатора	Номер выходного порта	Расстояние до сети назначения
56.0.0.0	198.21.17.7	1	20
56.0.0.0	213.34.12.4	2	130
116.0.0.0	213.34.12.4	2	1450
129.13.0.0	198.21.17.6	1	50
198.21.17.0	—	2	0
213.34.12.0	—	1	0
default	198.21.17.7	1

(Таблица  10)

В случае, если в таблице маршрутов имеется более одной строки, соответствующей одному и тому же адресу сети назначения, при принятии решения о передаче пакета используется та строка, в которой указано наименьшее значение в поле «Расстояние до сети назначения».

Для отправки пакета следующему маршрутизатору требуется знание его локального адреса, но в стеке TCP/IP в таблицах маршрутизации принято использование только IP-адресов для сохранения их универсального формата, не зависящего от типа сетей, входящих в интерсеть. Для нахождения локального адреса по известному IP-адресу необходимо воспользоваться протоколом ARP.

Конечный узел, как и маршрутизатор, имеет в своем распоряжении таблицу  маршрутов унифицированного формата  и на основании ее данных принимает  решение, какому маршрутизатору нужно  передавать пакет для сети N. Решение  о том, что этот пакет нужно  маршрутизировать, компьютер принимает  в том случае, когда он видит, что  адрес сети назначения пакета отличается от адреса его собственной сети (каждому  компьютеру при конфигурировании администратор присваивает его IP-адрес или несколько IP-адресов, если компьютер одновременно подключен к нескольким сетям). Когда компьютер выбрал следующий маршрутизатор, то он просматривает кэш- таблицу адресов своего протокола ARP и, может быть, находит там соответствие IP-адреса следующего маршрутизатора его МАС-адресу. Если же нет, то по локальной сети передается широковещательный ARP-запрос и локальный адрес извлекается из ARP-ответа.

После этого компьютер формирует  кадр протокола, используемого на выбранном порту, в который помещает МАС-адрес маршрутизатора. Маршрутизатор принимает этот кадр, извлекает из него пакет IP и просматривает свою таблицу маршрутизации для нахождения следующего маршрутизатора. При этом он выполняет те же действия, что и конечный узел.

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Тема 1; Вопрос № 3 – Виды Информации……………….......................................1;

Тема 2; Вопрос № 12 – Системные платы  и чипсеты…………………………….6;

Тема 3; Вопрос № 7 – История развития и краткая характеристика ОС………..8;

Тема 4; Вопрос №  6 – Компьютерное моделирование…………………………12;

Тема 5; Вопрос № 5 – Структуры и  типы данных языка программирования…15;

Тема 6; Вопрос № 15 – Принципы маршрутизации  пакетов…………………...17;

Содержание………………………………………………………………………...20;

Литература…………………………………………………………………………21.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

1.Безручко В.Т Практикум по курсу «Информатика». Работа в Windows XP, Word, Excel: Учеб. пособие. 3-е изд., доп. и перераб. – М.: Финансы и статистика, 2007. – 544 с.

2.Информатика Учебник/ Под ред. А.П. Курносова. – М.: КолосС, 2006. – 272 с.

3.Информатика для экономистов: Учебник/ Под ред. В.М. Матюшка. – М.: ИНФРА-М, 2007. – 880 с.

4.Информатика: практикум по технологии работы на компьютере: Учеб. пособие /Под ред. Н.В. Макаровой. – 3-е изд., перераб. – М.: Финансы и статистика, 2002. – 256 с.

5.Степанов А.Н. Информатика: Учебник для вузов. 5-е изд. – СПб.: Питер, 2007. – 765 с.

ЗК 110106, Гребенщикова Юлия Анатольевна, «Земельный кадастр»