| 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 №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. Файловый принцип организации данных Файловая система – основная компонента операционной системы. Она организует работу внешних устройств хранения информации. Внешняя память расположена на различных физических носителях (жесткий и гибкие диски, магнитная лента). ФС создает для пользователя виртуального представление о внешних запоминающих устройствах, позволяет работать с внешними устройствами памяти на высоком уровне наборов и структур данных в виде файла, скрывая реальное расположение информации и аппаратные особенности внешней памяти. Разнообразие устройств внешней памяти делает актуальной функцию ОС по созданию логического интерфейса между приложениями и устройствами внешней памяти. Все современные ОС основывают такой интерфейс на файловой модели внешнего устройства. Любое устройство выглядит для прикладного программиста в виде последовательного набора байт, с которым можно работать с помощью системных вызовов (например, write и read), задавая имя файла-устройства и смещение от начала последовательности байт. Понятие файла Файл – это логически связанная совокупность данных во внешней памяти. Действия с информацией производится над файлами (запись на диск, вывод на экран, ввод с клавиатуры, печать) . В файлах хранятся разнообразные виды и Фомы информации: тексты, рисунки, чертежи, программы, фото, видео, звук. Особенности конкретных файлов определяется их форматом, он определяет представление информации в файле. Текстовая информация хранится в файле в кодах ASCLL, в текстовом формате. Содержимое текстового файла можно просматривать с помощью программных средств. Файл с нетекстовой информацией при просмотре нельзя понять, выводится непонятные символы. Для характеристики файла используют: · Полное имя файла. · Объем файла в байтах. · Дату создания файла. · Время создания файла. · Атрибуты файла (R – только для чтения, H — скрытый, S — системный, A – архивный файл). К файлу можно обратиться с помощью имени, полного имени, спецификации. Имя уникально, служит для отличия одного файла от другого. Р различных ОС существуют различные правила образования имени. В DOS имя содержит не более 8 символов, при образовании имени нельзя использовать буквы русского алфавита и некоторые символы («*» «?» «: » «;» «,» «=» «пробел» «»), в Windows можно организовать длинные имена (до 256 символов). Полное имя файла образуется из имени файла и типа (расширения), разделенных точкой. Тип служит характеристической информации, хранящейся в файле, состоит не более чем из трех символов. Используются только буквы латинского алфавита. Некоторые программы сами создают расширение имени и потом по нему определяют свои файлы. Спецификация файла. Состоит из имени дисковода, маршрута и полного имени файла. Например, c:\alpha\beta\primer.txt. Здесь c: — это имя дисковода, :\alpha\beta\ — цепочка соподчиненных каталогов, которую нужно пройти по иерархической структуре к каталогу, где зарегистрирован нужный файл, primer.txt – полное имя файла. При работе с группой файлов используют шаблон имени файла – специальную форму, в которой в полях имени и типа файла используют символы «*» и «?». Символ «*» заменяет любую последовательность символов. В поле имени и типа можно использовать по одному символу «*». Например, шаблон *. txt позволит обратиться ко всем текстовым файлам. Символ «?» заменяет один символ, например, имя R??.exe указывает на исполнимые файлы, имя которых начинается с буквы R и состоит из трех символов. Файлы прямого и последовательного доступа Данные, содержащие в файле, имеют некоторую логическую структуру. Эта структура используется программой, которая будет работать с этим файлом. Например, чтобы текст был выведен на экран, текстовой редактор должен выделить отдельные слова, строки, абзацы. Поддержание структуры данных может быть возложено на приложение либо выполняться файловой системой. В первом случае ФС представляет файл как неструктурированную последовательность данных. Приложение структурированную последовательность данных. Приложение структурирует полученные данные, руководствуясь собственной логикой. Эта модель, в соответствии с которой содержимое файла представляется потоком байт, используется в большинстве современных ОС. Другая модель файла – структурированный файл, в настоящее время используется редко. ФС видит файл как упорядоченную последовательность логических записей. Логическая запись является наименьшим элементом данных, которым оперирует программист при обмене с внешним устройством. Операционная система обеспечивает программисту доступ к отдельной логической записи. Файловая система использует два способа доступа к логическим записям.
Типы файлов ФС поддерживает функционально различные типы файлов.
Операции с файлами Файловая система обеспечивает основные операции над файлами: открытие, копирование, перемещение, объединение, удаление, закрытие. Открытие файла сопровождается копированием учетной информации о файле в оперативную память, подготовкой буферов и каналов для печати информации. Доступ к файлу – это установление связи с файлом для записи и чтения. Информация о файле хранится в каталогах. Сам файл хранится на диске без всякой справочной информации. Каталог – справочник файлов с указанием их положения на диске. Во многих ОС иерархическая структура каталогов. На каждом диске имеется единственный главный корневой каталог (обозначается символом «/»), создается при форматировании диска, имеет ограниченный объем и не может быть удален. В корневой каталог входят другие каталоги и файлы. Каталоги организованны как системные файлы. В каталогах хранятся записи о файлах и каталогах нижнего уровня. Переход в каталог нижнего уровня организован последовательно через соподчиненные каталоги. Нельзя перейти из главного каталога сразу к каталогу 4-го уровня, нужно пройти через все предыдущие каталоги. Этот принцип организации доступа к файлу является основой ФС. ФС управляет размещением и доступом к файлам и каталогам на диске. Аппаратное обеспечение хранения данных и функционирования файловой системы Пользователь представляет файловую систему в виде дерева каталогов и расположенных в них файлах. Это представления далеко от реального расположения данных на диске – физической организации ФС. Файл очень часто разбросан фрагментами по всему диску, файлы из одного каталога не всегда расположены в смежных областях. Различные файловые системы имеют различную физическую организацию. Операционные системы работают с различными типами внешних запоминающихся устройств. Рассмотрим их. Накопители на магнитных дисках имеют две разновидности – накопители на гибких магнитных дисках. Дисковые накопители на гибких магнитных дисках. Дисковые накопители являются основным устройством для хранения данных. Эти устройства могут считать и записывать данные на жесткие и гибкие магнитные диски. Принцип записи на магнитные носители основан на явлении электромагнитной индукции. Запись производится головками чтения/записи, которые работают как электромагнит. Полярность магнитного поля в головках определяется направлением электрического тока, который по ним пропускается. Магнитное поле проникает в магнитный слой диска, упорядочивает его магнитные частицы (домены) то в одном, то в другом направлении, т.е. создает на носителе зоны с различной по знаку намагниченность. Так производится запись. При чтение головка регистрирует импульсы тока при прохождении зоны смены знака намагниченности. Накопители на жестких магнитных дисках включает следующие устройства: · электромеханический привод, вращающий диски; · накопители на гибких магнитных дисках; · блок магнитных головок для чтения и записи; · система позиционирования магнитных головок для записи и чтения; · электронный блок для управления и кодирования сигналов. Накопитель на магнитных дисках помещен вместе с диском и контроллером в герметический корпус, который крепится в системный блок компьютера. Жесткий диск изготовлен из композитного материала на основе стекла и керамики, покрыт магнитным слоем. Жесткий диск состоит из нескольких керамических колец, нанизанных на один шпиндель. Каждая сторона диска размечена на дорожки – концентрические окружности, вдоль которых записываются данные. Нумерация дорожек начинается с 0 от внешнего края к центру. Диск вращается, головка чтения/записи позиционируется на заданную дорожку и записывается данные на диск или считывает их. Совокупность дорожек одного радиуса на всех поверхностях дисков называется цилиндром. Дорожка размечается на сектора или блоки. Чаще всего сектор содержит 512 байт информации. Сектор – наименьшая адресуемая единица обмена данными дискового устройства с оперативной памятью. Для обмена контроллеру диска нужно указать адрес сектора: номер цилиндра, номер поверхности и номер сектора. ОС при работе с диском использует свою единицу дискового пространства – кластер, размер которого обычно 1024 байта. Дорожки и секторы создаются в результате процедуры низкоуровневого форматирования диска. На диск записывается информация для определения границ блоков. Низкоуровневый формат диска не зависит от типа операционной системы, в которой диск будет использоваться, и производится на заводе-изготовителе. Разметка диска под конкретную операционную систему производит процедуру высокоуровневого форматирования. Здесь определяется размер кластера и на диск записывается информация, необходимая ОС для работы файловой системы. Накопители на гибких магнитных дисках – устройства со сменными дисками. Имеют невысокую информационную емкость (1,44 Мб), но дают возможность транспортировать информацию и обеспечивают конфиденциальность информации. Дискета представляет собой тонкий пластиковый диск с магнитным покрытием, информация записывается вдоль дорожек – концентрических окружностей, дорожки размечены на сектора. Перед первым использованием дискета форматируется, т.е. размечается для использования операционной системой. Магнитные накопители для резервного копирования данных существуют в двух видах: накопители на магнитных дисках и накопители на магнитных лентах. Резервные накопители на магнитных дисках являются автономным устройством, подключаемым к компьютеру по мере необходимости. Накопители на магнитных лентах надежно хранят неоперативную информацию больших объемов (например, 320 Гб). Являются устройствами с последовательным доступом. Накопители на оптических дисках предназначены для распространения дистрибутивов программ, для хранения и транспортировки конфиденциальной информации. Существует несколько типов накопителей на оптических дисках. Диск CD-ROM переводится на компакт-диск, предназначенный только для чтения. Это поликарбонатная пластина, одна сторона которой покрыта алюминиевой пленкой, играющей роль зеркального отражения. Информация записывается вдоль одной спиралевидной дорожки. На дорожку наносятся углубления — штрихи. При считывании диск освещается лучом лазера, штрихи поглощают свет, плоская поверхность хорошо отражает свет. Стандартная емкость диска – 650 Мб. Различают пишущие накопители двух типов – CD-R и CD-RW. Эти диски уже не имеют рельефа в виде штрихов. На рабочий слой диска лучом лазера наносят пятна, которые поглощают свет как штрихи. Диск CD-R позволяет сделать однократную запись персонального компьютера, диск CD-RW предназначен для многократной записи. Эти диски потеснили магнитные устройства резервного копирования, так как значительно превосходят их по долговечности хранения. Диск DVD – цифровой универсальный диск, имеет большую емкость, стандартный диск содержит 4,7 Гб. Для записи и чтения информации здесь используется лазер с меньшей длинной волны, что позволяет производить более плотную запись информации на диск. Увеличение емкости дисков достигает применением многослойных и двухсторонних дисков, специальных программ сжатия информации. Диск CD-MO – магнитооптический диск, также предназначен для многократной перезаписи информации. Запись на диск производится лазерным лучом и магнитным полем. При считывании диск освещается лучом лазера и регистрируются изменения коэффициента отражения от участков диска с различной намагниченностью. При стирании информации лазерный луч разогревает диск и разрушает магнитную запись Устройства Flash-памяти – это энергонезависимые полупроводниковые запоминающие устройства емкостью до 8 Гб; благодаря небольшим габаритам они основательно потеснили гибкие магнитные диски и реально соперничают с CD-дисками. Мы рассмотрели основные внешние запоминающие устройства персонального компьютера, с которыми должна обращаться операционная система, используя файловую модель данных. Каждое устройство внешней памяти снабжено специализированным блоком управления – контроллером. Контролер взаимодействует с системным программным модулем – драйвером, управляющим устройством. Контроллер получает от драйвера выводимую на устройство информацию и команды управления, которые сообщают, что нужно сделать с информацией, например, записать в определенный сектор диска. Под управлением контроллера устройство выполняет операции чтения или записи информации. |