| Билет №1. Понятие информации. Виды информации, ее свойства, классификация. Информационные процессы. Передача информации. Информационная система, управление, обратная связь.
Билет №2. Понятие о кодировании информации. Позиционные и непозиционные системы счисления. Двоичная арифметика. Билет №3. Подходы к изменению информации. Преимущества и недостатки вероятного и алфавитного подходов к измерению информации. Единицы измерения информации. Скорость передачи информации. Пропуская способность канала связи. Билет №4. Понятие алгоритма: свойство алгоритмов, исполнителя алгоритмов. Автоматическое исполнение алгоритма. Способы описания алгоритмов. Основные алгоритмические структуры и их реализация на языке программирования. Оценка эффективности алгоритмов. Билет №5. Язык программирования. Типы данных. Реализация основных алгоритмических структур на языке программирования. Основные этапы разработки программ. Билет №6. Технология программирования. Структурное и объектно-ориентированное программирование. Процедуры и функции. Локальные и глобальные переменные. Билет №7. Типы данных. Структуры данных. Обработка массивов. Итеративные и рекурсивные алгоритмы обработки массивов. Многомерные массивы. Билет №8. Основные понятия и операции формальной логики. Законы логики. Логические переменные. Логические выражения и их преобразования. Построение таблиц истинности логических выражений. Билет №9. Логические элементы и схемы. Типовые логические устройства компьютера: полусумматор, сумматор, триггеры, регистры. Описание архитектуры компьютера с опорой на составляющие ее логические устройства. Билет №10. Моделирование как метод познания. Информационные модели. Основные этапы компьютерного моделирования. Билет №11. Информационные основы управления. Общие принципы управления. Роль обратной связи в управлении. Замкнутые и разомкнутые системы управления. Самоуправляемые системы, их особенности. Понятие о сложных системах управления, принцип иерархичности систем. Самоорганизующиеся системы. Билет №12. Архитектура современных компьютеров. Основные устройства компьютера, их функции и взаимосвязь. Магистрально-модульный принцип построения компьютера. Безопасность, гигиена, эргономика, ресурсосбережение, технологические требования при эксплуатации компьютерного рабочего места. Комплектация компьютерного рабочего места в соответствии с целями его использования. Билет №13. Компьютерные сети. Аппаратные средства компьютерных сетей. Топология локальных сетей. Характеристики каналов (линий) связи. Профессии, связанные с обеспечением эксплуатации сетей. Билет №14. Основные этапы становления информационного общества. Информационные ресурсы государства, их структура. Образовательные информационные ресурсы. Информационная этика и право, информационная безопасность. Правовые нормы, относящиеся к информации, правонарушения в информационной сфере, меры их предотвращения. Билет №15. Классификация и характеристика программного обеспечения компьютера. Взаимосвязь аппаратного и программного обеспечения компьютера. Многообразие операционных систем. Понятие о системном администрировании. Программные и аппаратные средства для решения различных профессиональных задач. Билет №16. Компьютерные вирусы и антивирусные программы. Специализированное программное обеспечение для защиты программ и данных. Технологии и средства защиты информации в глобальной локальной компьютерных сетях от разрушения, несанкционированного доступа. Билет №17. Понятие файла. Файлы прямого и последовательного доступа. Файловый принцип организации данных. Операции с файлами. Типы файлов. Аппаратное обеспечение хранения данных и функционирования файловой системы. Билет №18. Виды профессиональной информационной деятельности человека и используемые инструменты (технические средства и информационные ресурсы). Профессии, связанные с построением математических и компьютерных моделей, программированием, обеспечением информационной деятельности людей и организаций. Билет №19. Кодирование графической информации. Растровая и векторная графика. Средства и технологии работы с графикой. Создание и редактирование графических информационных объектов средствами графических редакторов, систем презентационной и анимационной графики. Форматы графических файлов. Способы сжатия. Билет №20. Кодирование звуковой информации. Форматы звуковых файлов. Ввод и обработка звуковых файлов. Использование инструментов специального программного обеспечения и цифрового оборудования для создания и преобразования звуковых файлов. |
Билет № 13 Компьютерные сети. Аппаратные средства компьютерных сетей. Топология локальных сетей. Характеристики каналов (линий) связи. Профессии, связанные с обеспечением эксплуатации сетей. В настоящее время становиться всё труднее представить себе компьютер, не имеющий доступа к сети. Даже единственному домашнему компьютеру на практике всё чаще доступно сетевое подключение, по крайней мере через модем. Возникла целая категория пользователей, для которых компьютер в первую очередь служит средством доступа к Интернету. Одной из главных объективных причин развития компьютерных сетей является всё усложняющийся характер повседневных производственных задач, которые приходится решать людям. Как следствие, они решаются коллективно. А также с применением большого количества информации. Постоянная необходимость оперативного информационного обмена в процессе работы над общим проектом или использование всевозможных распределённых ресурсов служат лучшим катализатором для развития и совершенствования сетевых технологий. Отдельно следует сказать о персональном сетевом общении, которое приобретает всё большую популярность: электронная почта, форумы, чаты, конференции и прочие формы коммуникации с использованием сети, часто между абсолютно незнакомыми людьми. Хотя преимущества замены личного общения на виртуальное (особенно когда последнее начинает преобладать над первым) достаточно спорны, нельзя отрицать, что данное явление имеет место. Итак, рассмотрим подробнее, что собой представляет столь бурное развивающиеся сегодня компьютерные сети и каковы их наиболее важные аппаратные особенности. Компьютерная сеть — это совокупность компьютеров, соединённых с помощью каналов связи и средств коммутации в единую систему для обмена сообщениями и доступа пользователей к различным ресурсам. Какие преимущества предоставляют компьютерные сети по сравнению с отдельно работающими компьютерами? В наиболее общем виде ответ следует из приведённого определения; тем не менее расшифруем данное положение более подробно, перечислив возможные примеры. · Использование аппаратных ресурсов более мощного или лучше оснащённого, чем у вас, компьютера. Например, с помощью обращения по сети можно выполнить сложную вычислительную задачу на машине с более производительным процессором или отпечатать документ на цветном лазерном принтере, установленном в соседней комнате. · Использование программы, работающей на доступном по сети компьютере. На этом принципе функционируют многие крупные компьютеры-серверы, которые, получая запросы по сети, мгновенно проводят сложную обработку и возвращают в качестве ответа результаты. Иногда подобное разделение программного обеспечения организовано в виде совместного использования общей копии программы, установленной на одной из машин. · Использование данных, хранящихся на удалённых компьютерах. Ярким примером такого рода является доступ к информации через Интернет; другим примером может служить работа с распределёнными базами данных. · Обмен информацией между пользователями компьютеров, совместная робота над общими проектами. Наиболее наглядным (но далеко не единственным) примером такого рода является электронная почта. Как вы, наверно, почувствовали, название выше возможности тесно связаны. Допустим, при реализации дистанционного обучения используется данные, хранящиеся на вместительном жестком диске сервера, а ходом обучения руководит запущенная там программа. Таким образом, налицо удалённое использование аппаратного оборудования, программ и данных одновременно. Как всегда бывает, любое изобретение помимо пользы может приносить и вред. Компьютерные сети в этом отношении не являются исключением. Во-первых, следует обязательно помнить, что подключение вашего компьютера к сети делает потенциально возможным несанкционированный доступ извне к находящейся на нём информации. Во-вторых, компьютерные вирусы всё активнее используют сети для своего распространения; последнее время их эпидемии приобрели глобальный характер и развиваются стремительно. В-третьих, чрезмерное увлечение виртуальным общением, по-видимому, несёт определённую опасность для отдельных людей и общества в целом. Для подсоединения компьютера к сети необходимо наличие специальных аппаратных и программах средств. Нас сейчас будет интересовать только первая из составляющих. К аппаратным средствам компьютерных сетей относится несколько видов устройств. Прежде всего это сами подключаемые к сети компьютеры. В простейших случаях все участвующие в сети компьютеры равноправны и такая сеть называется одноранговой. В более сложных конфигурациях выделяются специализированные компьютеры – серверы, которые предоставляют свои ресурсы для обслуживания входящих в сеть машин. Для организации передачи и приёма данных каждый из компьютеров должен иметь специальное сетевое устройство, которое может быть двух типов: сетевой адаптер и модем. Разница между ними заключается в том, что первые организуют работу по специализированным компьютерным линиям связи, а второе – по обычной телефонной сети или иным уже имеющимся линиям, например, сети кабельного телевидения. Характерной особенностью применением модемов является временный (для осуществления передачи данных по аналоговой линии) переход от цифровой формы представления к аналоговой. Мы уже упомянули о том, что для доставки данных от одного компьютера к другому используются каналы связи. Классическим вариантом канала является использование качественных электрических кабелей. Высокие требования к кабелям возникают в связи с тем, что, как подробно изучено в физике, в них при передачи высококачественных сигналов протекают весьма характерные волновые процессоры, которые при неудачном подборе свойств могут приводить к существенным потерям. Распространены два способа существенного уменьшения потерь в кабеле: сделать его коаксиальным (центральная токопроводящая жила и вокруг неё экранирующая металлическая оплетка) или использовать свитые вместе провода (витую пару); первый способ обеспечивает меньшее затухание. Более современными и имеющими значительно лучшие характеристики являются оптические линии связи (световоды), информацию по которым переносит световой луч. Высокая частота оптических волн позволяет существенно повысить скорость передачи информации. Наконец, самые современные технологии передачи данных вообще стали беспроводными: они используют связь в инфракрасном и радиочастотном диапазонах волн. Перечисленных выше аппаратных средств уже достаточно для построения не слишком больших сетей. Тем не менее, когда компьютеров в сети становится много, линии связи начинают сильно перегружаться. Главным способом борьбы с этим негативным явлением служит разделение сети на отдельные сегменты. При этом используется ещё один тип сетевого оборудования, которое называется коммутационным. К нему относятся концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы и некоторые другие устройства. Роль коммутационных устройств в организации сетей будет рассмотрена несколько позднее в связи с описанием различных топологий компьютерных сетей. В тексте вопроса говорится о топологии локальных сетей. Поэтому для начала – несколько слов о локальных сетях. Исторический путь развития компьютерных сетей был весьма естественным. Сначала для обмена данных объединялись компьютеры, находящиеся в пределах одной комнаты. Такую сеть назвали локальной (местной). Затем начали объединять между собой локальные сети, находящиеся в близко расположенных помещениях, затем в соседних зданиях. Масштабы сетей становились всё шире и шире, пока, наконец, развитие технологий не позволило создать единую Сеть сетей – Интернет. Хотя термины локальная и глобальная сеть по-прежнему встречаются, но в современных условиях, когда практически все компьютеры имеют возможность соединения с мировой сетью, они теряют свою значимость. Именно поэтому столь безуспешны попытки, предпринимаемые авторами некоторых учебников, дать строгое определение локальной сети. За исключением нескольких экзотических ситуаций (каковой, кстати, является автономный, не связанный с внешним миром школьный КУВТ) невозможно провести строгую границу, где именно и в связи с чем кончается “локальность” сети. Однозначными критериями не могут быть ни количество машин, ни их расположение в комнатах и зданиях, ни физическое расстояние между компьютерами (как, скажем, классифицировать внутреннюю служебную сеть разветвлённой корпорации?). До последнего времени можно было ещё пытаться искать какие-либо технологические отличия при соединении через сетевой адаптер или модем, но с развитием цифровых каналов связи стираются и эти различия. Даже программное обеспечение унифицируется: через браузер можно рассматривать не только материалы сети Интернета, но и находящиеся на вашем компьютере или на соседней машине некомпьютерного класса. Таким образом, мы видим, что понятие локальной сети практически “растворилось” и, если только специально не задаваться целью, организовать чисто локальную сеть уже невозможно. Познакомимся теперь с топологией компьютерных сетей и изучим её наиболее простые варианты. Топологией сети называют способ соединения её узлов. Она определяет правила физического соединения компьютеров в сети и направления прокладки сетевых кабелей. Шина. При таком способе организации сети все компьютеры подсоединяются к общей линии. Кольцо. При такой топологии линия проходит через каждый из компьютеров, образующих сеть. На первый взгляд может показаться, что единственным отличием от предыдущего способа является замыкание линейной шины в кольцо, но это не так. Существенная особенность схемы заключается в том, что информационная линия в этом случае уже не является сплошной, она проходит через сетевые адаптеры компьютеров. В случае некоторых неисправностей одного из адаптеров возможна потеря работоспособности всей сев целом. Заметим, что использовавшиеся ранее в вашем образовании КУВТ Yamaha и УКНЦ имели именно такую разновидность сети. Звезда. В ней имеется некоторый выделенный (центральный) компьютер, к которому сходятся информационные линии ото всех остальных машин сети. Центральный компьютер может быть таким же, как и все остальные, но, как правило, его выбирают более мощным и надёжным. Выход центрального компьютера из строя ведёт к полной потере сетевых функций, зато поломка любого из остальных компьютеров на работоспособность сети не повлияет. По указанной схеме была построена сеть первого отечественного КУВТ-86, где “мощной” преподавательской машиной служила ДВК-2 (с дисководом!). Дерево. Более мощная сеть, которая, в частности, может быть использована для объединения нескольких компьютерных классов. В каждом из них имеется своя сеть типа звезда, причём центральные машины подсетей подсоединены к общему для поздравления серверу. Такую топологию обычно называют деревом за сходство с соответствующей динамической структурой данных. К сожалению, изложенных выше “классических” представлений о топологиях сетей в современных условиях часто уже недостаточно. Главной причиной является падение производительности линий связи при большом количестве присоединённых компьютеров. Для преодоления данного недостатка сети сегментируют, т.е. разделяют на отдельные участки (сегменты), в каждый из которых достаточно естественным образом входят наиболее часто взаимодействующие между собой компьютеры. Примером таких сегментов могут служить отдельные компьютерные классы, хотя расположение компьютеров одного сегмента в общем помещении не является обязательным условием. Для сегментирования сетей используется специальное коммутационное оборудование: повторители, хабы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и др. Разобраться в них неспециалисту достаточно сложно; для доказательства приведём пару характерных цитат. “Коммутатор (switch) в принципе выполняет те же функции, что и мост, но предназначен для нескольких иных целей ”. “Концентратор (concentrator) считается синонимом хаба, но может трактоваться шире (может включать набор повторителей, коммутаторов и мостов…)”. Поэтому мы не будем подробно знакомиться с отдельными коммутационными устройствами и ограничимся сделанными перечислением. Рассмотрим идею сегментации. Возьмем простейшую одноранговую сеть, выполненная по топологии шины. Пусть в рассматриваемый момент времени происходит передача информации между компьютерами согласно списку, приведённому под рассматриваемым рисунком. Очевидно, что вся информация в этом случае проходит по шине. Коммутационные устройства формируют две подсети по два компьютера. В результате такого усовершенствованного решения “внутренний” обмен данных (между парами компьютеров 1 – 2 и 3 – 4) теперь производится коммутационными устройствами и на шину не выходит. Лишь информация от компьютера 2 к компьютеру 3, передаваемая между разными сегментами сети. Нагружает шину. Понятно, что эффект будет тем заметнее, чем большая часть обмена будет протекать внутри сегментов. На практике, как правило, “соседние” компьютеры взаимодействуют чаще, поэтому сегментация сетей получила широкое распространение. Вот как, например, описана типовая структура современной компьютерной сети в задании: “На каждом этапе здания размещается один или несколько элементов сегментации (концентраторов, коммутаторов или маршрутизаторов), к которым подключаются по витой паре рабочие станции, а серверы и другие элементы сегментации могут подключаться по коаксиальному или оптоволоконному кабелю ”. Данная цитата интересна ещё и тем, что поднимает проблему выбора линии связи, о чём пойдёт речь далее. При выборе типа кабеля следует учитывать следующие показатели: · стоимость (в том числе стоимость монтажа и оборудования для него); · ограничения на длину без дополнительных коммутационных устройств; · скорость обмена; · безопасность передачи данных. Типичные характеристики для трёх основных типов кабеля могут быть сведены в следующую таблицу.
В заключение поговорим о профессиях, связанных с обеспечением эксплуатации компьютерных сетей. В ходе поиска в Интернете удалось найти сведения о весьма интересном проекте, осуществляемом Ассоциацией предприятий компьютерных и информационных технологий на базе известного вуза – Московского государственного института электроники и математики (МИЭМ). Он называется “Разработка профессиональных стандартов для отрасли информационных технологий” и направлен на разработку содержания подготовки по основным IT-профессиям. Что особенно интересно с точки зрения обсуждаемого билета, в приложении к письму с описанием проекта дан список этих профессий с краткой характеристикой. Видимо, с точки зрения экзамена это то, что нужно. Проект, к сожалению, ещё не завершён, так что на его сайте никаких других материалов пока не представлено. Из найденного документа следует очень интересная деталь: в США и странах ЕС, оказывается, действует специальный классификатор профессий (Standard Occupational Classification, SOC), в котором имеются и описания соответствующих разновидностей профессиональной деятельности в сфере IT. Именно этот стандарт и послужил основой для заинтересовавшего нас сейчас списка. Примечание. К переносу иностранных стандартов на русскую почву следует подходить с некоторой осторожностью. Широко известен, например, международный стандарт содержания вузовских компьютерных дисциплин Computing Curricula, разрабатываемый и совершенствуемый под эгидой АСМ (Association for Computing Machinery). Казалось бы, стремление к интеграции в глобальную систему образования должно приближать развитие нашей информатики к этому документу, но на практике имеет место обратное. В упомянутом приложении содержится снабжённый краткими комментариями список, который состоит из 14 профессий. Исключив из него те, которые не имеют прямого отношения к компьютерным сетям, получим примерно половину. Вот они: Исследователи в сфере ИТ – Computer and Information Scientist, Research. Специалист проводит фундаментальные и прикладные исследования в области вычислительной техники и информатики, осуществляя научно-исследовательскую, опытно-конструкторскую, научно-педагогическую, консультационную или изобретательскую деятельность. Объекты и средства профессиональной деятельности – аппаратные, программные и коммуникационные компоненты ИТ, а также агрегаты, комплексы и системы на их основе; известные и новые формальные методы решения исследовательских задач в сфере вычислительной техники и информатики. Системный администратор /Специалист по технической поддержке – Computer Support Specialist (объединение с профессией Network and Computer Systems Administrator) Специалист высших квалификационных уровней может планировать, координировать и реализовать мероприятия по обеспечению отказоустойчивости и восстановления функционирования компьютерной сети, а также обеспечивает информационную безопасность для пользователей сети. Специалист начальных квалификационных уровней обеспечивает техническую поддержку пользователей цифровых устройств, комплексов и систем (за исключением вопросов, связанных с доработкой и развитием этих объектов). Специалист либо координирует работы по развёртыванию, конфигурированию и эксплуатации локальных и региональных компьютерных сетей, включая сегменты сети Интернет. Объекты и средства профессиональной деятельности – комплексы и системы на основе аппаратных, программных и коммуникационных системах; инструментальные средства для эксплуатации сетевых конфигураций; инструментарий поддержки (helpdesk и т.п.). Системный аналитик – Computer Systems Analyst (объединение с профессией Network systems and Data Communications Analyst). Специалист осуществляет анализ задач обработки данных, возникающих в различных сферах применения средств ИТ, и подготавливает исходные материалы для проекта информационной системы и /или рекомендации по использованию в системе имеющихся проектных решений (таких, как пакеты программ, конфигурации аппаратных средств и т.п.). Специалист высших квалификационных уровней осуществляет анализ, проектирование, тестирование и оптимизацию сетевых конфигураций в информационных системах различного назначения, может руководить деятельностью группы программистов и осуществлять консультационную деятельность. Объекты и средства профессиональной деятельности – задания на разработку либо развитие комплексов и систем на основе аппаратных, программных и коммуникационных компонент ИТ; инструментальные средства для описания и моделирования информационных и коммуникационных процессов; сетевые ресурсы в информационных системах. Менеджер информационных технологий (ИТ-менеджер) – Computer and Information Systems Manager. Специалист осуществляет планирование, руководство и координацию различных видов деятельности (по квалификационным уровням – для отдельных проектов, групп проектов и комплексных направлений) в сфере создания и эксплуатации информационных систем различного назначения. Объекты и средства профессиональной деятельности – информационные системы; инструментальные средства для управления проектами, документирования, анализа и моделирования информационных и коммуникационных процессов в таких системах. Специалист по цифровой технике – Computer and Communications Hardware Engineer (объединение с профессией Electrical and Electronic Engineering Technician). Специалист осуществляет исследовательскую, опытно-конструкторскую и производственно-технологическую деятельность в сфере разработки и эксплуатации аппаратных средств цифровой (вычислительной, коммуникационной, измерительной и т.п.) техники. Специалист высших квалификационных уровней может также осуществлять консультационную деятельность. Специалист начальных квалификационных уровней может осуществлять производство-технологическую деятельность и текущее обслуживание объектов в сфере разработки и Эксплуатации цифровой техники. Объекты и средства профессиональной деятельности – аппаратные компоненты, агрегаты, комплексы и системы цифровой техники; инструментальные средства проектирования, документирования, анализа и моделирования таких объектов. Специалист по ремонту цифровой техники – Data Processing Equipment Repairer (объединение с профессией Electronic Home Entertainment Equipment Installers and Repairer). Специалист выполняет ремонтные и пуско-наладочные работы, связанные с применением аппаратных, программных и коммуникационных компонент в информационных системах различного назначения. Специалист начальных квалификационных уровней выполняет ремонтные роботы, связанные с предпродажной подготовкой и послепродажным облуживанием массовых изделий цифровой техники (в том числе аппаратных, программных и коммуникационных компонент и устройств компьютерной техники, используемых в бытовых целях). Объекты и средства профессиональной деятельности – аппаратные, программные и коммуникационные компоненты ИТ, а также агрегаты, комплексы и системы на их основе; соответствующая контрольно-диагностическая аппаратура. Специалист по информационным ресурсам — Content Engineer. Завершение работы по стандартам для данной профессии планируется в США по проекту O*NET-SOC (http://online.onetcenter.org) в 2007г. Предложение экспертами США компоненты разделены на несколько групп (профилей) по компетенциям: Content Engineer, Content Manager, Web Administrator, Web Analyst, Web Application Developer, Web Architect, Web Graphic Designer, Web Page Designer, Web Programmer, Web Site Project Manager. Что касается российских реалий, то в наше время практически все специалисты, занимающиеся эксплуатацией сетей, занимают должность сетевого администратора. Поэтому дополнительно приведём краткие сведения именно по этой специальности. Главным в работе сетевого администратора является умение регистрировать все происходящие в сети события процессы с целью обнаружения неполадок, узких мест, конфликтов оборудования и программ, устранения работы сети. В обязанности администратора входит следующее: · Добавление и удаление пользователей, организация групп пользователей; · Подключение и удаление аппаратных средств; · Резервное копирование, проверка целостности файловой системы; · Обслуживание имеющихся сетевых сервисов (электронная почта, ftp и др.); · Инсталляция новых программ; · Мониторинг системы, выявление её узких мест; · Поиск неисправностей; · Восстановление после сбоев различного характера; · Ведение журнала сетевых изменений и других важных событий, обновление электронной и печатной документации; · Слежение за безопасностью системы; · Оказание помощи пользователя. Это лишь некоторое (наиболее важные) задачи сетевого администратора. На самом деле круг его обязанностей гораздо шире (часто даже неоправданно шире, учитывая разнообразия профессий, перечисленных выше). |